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迄今最大果蠅全腦連接體圖譜公布

2022-12-06 09:36:34 來源:科技日報


(相關(guān)資料圖)

【總編輯圈點】

科技日報北京12月5日電(記者劉霞)據(jù)英國《新科學家》網(wǎng)站近日報道,英國研究人員繪制出了果蠅幼蟲大腦內(nèi)3013個神經(jīng)元和544000個突觸的完整圖譜,是迄今最大的全腦連接體,為描述小鼠和人類等更復雜動物的大腦奠定了基礎(chǔ)。這一圖譜也有助于研究人員了解信號在果蠅大腦內(nèi)如何傳播、大腦內(nèi)不同區(qū)域如何相互作用等。相關(guān)研究刊發(fā)于生物預印本網(wǎng)站。

大腦主要由神經(jīng)元細胞組成,相鄰的神經(jīng)元可以借助突觸彼此“通信”,大腦內(nèi)神經(jīng)元和突觸的完整圖譜被稱為連接體。生物學家此前繪制了少數(shù)相對簡單動物的連接體圖譜,比如只有302個神經(jīng)元的秀麗隱桿線蟲的連接體,以及擁有1500多個神經(jīng)元的名為杜氏闊沙蠶的海洋蠕蟲幼蟲的連接體。其他小組正在研究大腦更大動物(如小鼠和人類)的連接體,但由于數(shù)據(jù)集龐大,重建這些連接體是一項挑戰(zhàn)。

在最新研究中,劍橋大學研究團隊繪制出了果蠅幼蟲的連接體。團隊取了一只年齡僅6小時的黑腹果蠅幼蟲的大腦,將其切成4841片,并使用高分辨率電子顯微鏡對其進行掃描,然后將圖像數(shù)字化并組合成三維圖譜,他們在計算機的幫助下研究了這些圖譜,追蹤到所有神經(jīng)元并識別出所有突觸,最終繪制出的圖譜包括3013個神經(jīng)元和544000個突觸。美國哈佛大學的凱瑟琳·杜拉克表示,這些數(shù)據(jù)揭示了神經(jīng)元連接的“深層邏輯”。

該領(lǐng)域下一個重大里程碑是繪制出哺乳動物的大腦譜圖,首先是老鼠,最后是人類。一些研究人員認為,未來十年內(nèi)或許能繪制出老鼠的大腦圖譜,但繪制出人腦圖譜需要的數(shù)據(jù)集比老鼠大1000倍。

美國貝勒醫(yī)學院的亞歷山大·庫寧說:“是什么導致了神經(jīng)退行性疾???是什么使我們思考?要想回答這些復雜的問題,我們需要同時看到整個大腦。”

腦連接圖譜研究是認知腦功能進而探討意識本質(zhì)的科學前沿,若繪制出大腦地圖,對認知大腦、攻克疾病和發(fā)展智能技術(shù)都有重要意義。當然,人類大腦是如此復雜,完整圖譜的繪制還需從易到難徐徐圖之。果蠅是一種重要的模式動物,這次,一只出生僅6小時的果蠅幼蟲為人類科學進步作出了貢獻??蒲腥藛T將其大腦切片并掃描,繪制出了一張較為詳盡的大腦圖譜。根據(jù)這一圖譜的指引,科研人員可以著手解答一些關(guān)于大腦的復雜問題了。

標簽: 三維圖譜