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迄今最大果蝇全脑连接体图谱公布

来源:科技日报2022-12-06 09:38

  科技日报北京12月5日电(记者刘霞)据英国《新科学家》网站近日报道,英国研究人员绘制出了果蝇幼虫大脑内3013个神经元和544000个突触的完整图谱,是迄今最大的全脑连接体,为描述小鼠和人类等更复杂动物的大脑奠定了基础。这一图谱也有助于研究人员了解信号在果蝇大脑内如何传播、大脑内不同区域如何相互作用等。相关研究刊发于生物预印本网站。

  大脑主要由神经元细胞组成,相邻的神经元可以借助突触彼此“通信”,大脑内神经元和突触的完整图谱被称为连接体。生物学家此前绘制了少数相对简单动物的连接体图谱,比如只有302个神经元的秀丽隐杆线虫的连接体,以及拥有1500多个神经元的名为杜氏阔沙蚕的海洋蠕虫幼虫的连接体。其他小组正在研究大脑更大动物(如小鼠和人类)的连接体,但由于数据集庞大,重建这些连接体是一项挑战。

  在最新研究中,剑桥大学研究团队绘制出了果蝇幼虫的连接体。团队取了一只年龄仅6小时的黑腹果蝇幼虫的大脑,将其切成4841片,并使用高分辨率电子显微镜对其进行扫描,然后将图像数字化并组合成三维图谱,他们在计算机的帮助下研究了这些图谱,追踪到所有神经元并识别出所有突触,最终绘制出的图谱包括3013个神经元和544000个突触。美国哈佛大学的凯瑟琳·杜拉克表示,这些数据揭示了神经元连接的“深层逻辑”。

  该领域下一个重大里程碑是绘制出哺乳动物的大脑谱图,首先是老鼠,最后是人类。一些研究人员认为,未来十年内或许能绘制出老鼠的大脑图谱,但绘制出人脑图谱需要的数据集比老鼠大1000倍。

  美国贝勒医学院的亚历山大·库宁说:“是什么导致了神经退行性疾病?是什么使我们思考?要想回答这些复杂的问题,我们需要同时看到整个大脑。”

  脑连接图谱研究是认知脑功能进而探讨意识本质的科学前沿,若绘制出大脑地图,对认知大脑、攻克疾病和发展智能技术都有重要意义。当然,人类大脑是如此复杂,完整图谱的绘制还需从易到难徐徐图之。果蝇是一种重要的模式动物,这次,一只出生仅6小时的果蝇幼虫为人类科学进步作出了贡献。科研人员将其大脑切片并扫描,绘制出了一张较为详尽的大脑图谱。根据这一图谱的指引,科研人员可以着手解答一些关于大脑的复杂问题了。

[ 责编:林佳欣 ]
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