你有沒有想過，你為什么很難打到蒼蠅？隨著英美科學(xué)家一個震撼世界的巨大突破到來，這一謎題已經(jīng)得到破解。但這項突破遠(yuǎn)不是破解這個小謎題那么簡單，科學(xué)家們在歷史上首次繪制出成年動物整個大腦最詳細(xì)的“連接組圖”后，為繪制更大的老鼠大腦及人類大腦奠定了基礎(chǔ)，向最終解鎖人類大腦的奧秘邁出了最為關(guān)鍵的一步。這項研究已發(fā)表在10月2日《自然》雜志上，被稱為“神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的巨大飛躍”。

蒼蠅，雖然腦袋比針尖還小，但卻可以做出驚人的事情：它們能自由飛行、快速奔跑，甚至在求偶時“唱歌”，嚶其鳴矣，求其友聲。這個體積如此微小的大腦到底是如何實現(xiàn)如此復(fù)雜行為的呢？

科學(xué)家們終于迎來了一個震撼世界的突破，英國劍橋大學(xué)和美國普林斯頓大學(xué)的團(tuán)隊，完成了技術(shù)史上的一個偉大壯舉，他們將蒼蠅大腦切割成了7000個超薄切片，每個切片比頭發(fā)絲還要細(xì)得多。然后用人工智能進(jìn)行分析，拼接出所有神經(jīng)元的完整大腦圖譜。

這幅圖顯示了蒼蠅大腦中無數(shù)的神經(jīng)細(xì)胞如何連接在一起，仿佛一張復(fù)雜而美麗的網(wǎng)。雖然技術(shù)如此先進(jìn)，科學(xué)家們?nèi)圆坏貌挥H自修正AI的部分錯誤，手工修復(fù)就超過了300萬個連接點。

這無疑是一項浩大的“微觀”工程和和精美復(fù)雜的科技藝術(shù)，揭示了蒼蠅大腦的全貌，包括13萬個神經(jīng)元和5000萬個連接組中，每個神經(jīng)元的具體位置、形狀、連接和功能，將徹底改變神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，成為幫助我們研究大腦疾病，如阿爾茨海默病、抑郁癥的神經(jīng)基礎(chǔ)。

我們?nèi)祟惔竽X擁有大約1000億個神經(jīng)元，比蒼蠅多了幾百萬倍，科學(xué)家認(rèn)為，理解蒼蠅大腦的工作方式是揭示更復(fù)雜大腦結(jié)構(gòu)的起點。通過繪制蒼蠅的大腦，我們可以開始理解神經(jīng)元如何連接并處理信息，這將為理解人類如何思考、學(xué)習(xí)、記憶等關(guān)鍵腦功能奠定基礎(chǔ)。

這項研究初步揭示了大腦不同區(qū)域是如何分別負(fù)責(zé)運(yùn)動、視覺等功能的。比如科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，蒼蠅的視覺神經(jīng)元數(shù)量遠(yuǎn)多于運(yùn)動神經(jīng)元，這是因為視覺處理需要更強(qiáng)的計算能力，這讓我們看到了如何通過簡單神經(jīng)回路實現(xiàn)復(fù)雜行為的可能性。

你為什么很難打到蒼蠅的謎題也就此被破解。原來蒼蠅的視覺電路能夠迅速檢測到物體的接近方向，然后將信號傳遞給負(fù)責(zé)腿部運(yùn)動的神經(jīng)元，指揮蒼蠅快速跳開。這些信號的傳遞速度是如此之快，以至于超過了我們?nèi)祟惔竽X的“思考”速度，所以我們總是打不到它們。

此前科學(xué)家們已經(jīng)繪制了有300條連接組的蠕蟲，3000條連接組的蛆蟲大腦圖譜，5000萬條蒼蠅大腦連接組的完成，為更大型大腦（如小鼠）的連接組鋪平了道路，或許人類大腦的連接組最終也將全部繪制出來，那時候我們的大腦及意識之謎，可能就會徹底解鎖了。

參考文獻(xiàn)：

Schlegel, P., Yin, Y., Bates, A.S. et al. Whole-brain annotation and multi-connectome cell typing of Drosophila. Nature 634, 139–152 (2024). https:///10.1038/s41586-024-07686-5