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。”
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