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據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，英國(guó)研究人員繪制出了果蠅幼蟲(chóng)大腦內(nèi)3013個(gè)神經(jīng)元和544000個(gè)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(fù)雜動(dòng)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(hào)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(yù)印本網(wǎng)站。

大腦主要由神經(jīng)元細(xì)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(xué)家此前繪制了少數(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單動(dòng)物的連接體圖譜，比如只有302個(gè)神經(jīng)元的秀麗隱桿線蟲(chóng)的連接體，以及擁有1500多個(gè)神經(jīng)元的名為杜氏闊沙蠶的海洋蠕蟲(chóng)幼蟲(chóng)的連接體。其他小組正在研究大腦更大動(dòng)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(xiàng)挑戰(zhàn)。

在最新研究中，劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)繪制出了果蠅幼蟲(chóng)的連接體。團(tuán)隊(duì)取了一只年齡僅6小時(shí)的黑腹果蠅幼蟲(chóng)的大腦，將其切成4841片，并使用高分辨率電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行掃描，然后將圖像數(shù)字化并組合成三維圖譜，他們?cè)谟?jì)算機(jī)的幫助下研究了這些圖譜，追蹤到所有神經(jīng)元并識(shí)別出所有突觸，最終繪制出的圖譜包括3013個(gè)神經(jīng)元和544000個(gè)突觸。美國(guó)哈佛大學(xué)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(gè)重大里程碑是繪制出哺乳動(dòng)物的大腦譜圖，首先是老鼠，最后是人類。一些研究人員認(rèn)為，未來(lái)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(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院的亞歷山大·庫(kù)寧說(shuō)：“是什么導(dǎo)致了神經(jīng)退行性疾病?是什么使我們思考?要想回答這些復(fù)雜的問(wèn)題，我們需要同時(shí)看到整個(gè)大腦。”

總編輯圈點(diǎn)

腦連接圖譜研究是認(rèn)知腦功能進(jìn)而探討意識(shí)本質(zhì)的科學(xué)前沿，若繪制出大腦地圖，對(duì)認(rèn)知大腦、攻克疾病和發(fā)展智能技術(shù)都有重要意義。當(dāng)然，人類大腦是如此復(fù)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(dòng)物，這次，一只出生僅6小時(shí)的果蠅幼蟲(chóng)為人類科學(xué)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。科研人員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(fù)雜問(wèn)題了。

關(guān)鍵詞： 研究人員 高分辨率 秀麗隱桿線蟲(chóng) 電子顯微鏡