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雄性果蝇中枢神经系统的新图包括所有 166,000 个神经元 - 并且可以与雌性果蝇大脑进行直接比较
成年雄性果蝇大脑和神经索的新图包括超过 166,000 个神经元以及它们之间的数百万个连接。
来源:LiveScience果蝇的大脑大约有罂粟种子大小，但这个小包却包含超过 100,000 个神经元。一张新地图绘制了雄性果蝇大脑中的每一个神经元，以及昆虫相当于脊髓的神经元，总共超过 166,000 个神经元。
这张新地图加入了 2024 年公布的雌性果蝇大脑地图，覆盖了约 140,000 个神经元。现在可以比较这两个接线图（也称为“连接组”），看看两性的大脑之间是否存在差异，这有助于解释交配或攻击行为（包括特定性别的打斗动作）中反映的行为差异。
“这是我们第一次能够比较具有复杂社会行为的两性动物，”该研究的合著者、霍华德休斯医学研究所珍妮莉亚研究园的生物学负责人、高级小组组长格里·鲁宾（Gerry Rubin）在一份声明中说。 “雄性和雌性果蝇的行为有很多差异，神经科学家希望了解大脑如何控制这些行为。现在这使我们能够轻松地找到导致这些差异的神经元。”
该动画显示了男性连接组特有的神经元，以及男性和女性中都存在但有所不同的神经元。雄性连接组将使研究人员能够比较雄性和雌性果蝇的大脑，并了解复杂的社会行为（例如交配和攻击），这些行为可能因性别而异。
（图片来源：HHMI Janelia 研究园区的 FlyEM 项目团队、Cambridge Connectomics Group 和 Google Research 采集并分析的数据。视频由 Philip Hubbard/HHMI Janelia 研究园区提供）
新的果蝇大脑图谱最初以预印本形式发布，周四（9 月 3 日）发表在《细胞与当前生物学》杂志上。描述该图谱的研究与其他三篇论文一起发表，每篇论文都使用新数据来探索果蝇神经生物学的特定方面。
葡萄牙里斯本 Champalimaud 基金会的首席研究员卡洛斯·里贝罗 (Carlos Ribeiro) 表示：“果蝇神经系统用相对较少的神经元和很少的能量执行非常复杂的计算，其架构可以为设计更高效的人工系统提供原理。”他的团队为大脑图谱做出了贡献，并领导了一项相关研究。
该动画显示了雄性果蝇中枢神经系统中所有类型的神经元。新完成的连接组是整个雄性果蝇中枢神经系统的第一个图谱，包括大脑中的所有神经元，包括视叶和腹神经索。
“这项工作还为未来更雄心勃勃的连接组学项目提供了技术路线图，例如针对小鼠和人类的连接组学项目，”Ribeiro 在 Champalimaud 基金会的另一份声明中表示。
在短期内，科学家们的目标是绘制斑马鱼幼虫 (Danio rerio) 和成年丹尼鱼 (Danionella) 的大脑图谱。从长远来看，这项研究的目标是了解脊椎动物的大脑如何实现复杂的行为，然后利用这些知识来帮助揭开人类神经和精神疾病的基础。
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这些神经元负责让果蝇处理味道并做出反应。
（图片来源：Inês de Haan Vicente）
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这项研究由 Ribeiro 和 Champalimaud 基金会的其他科学家领导，旨在绘制苍蝇大脑中专门负责昆虫味觉的电路图。果蝇身体的许多部位都有味觉感受器，包括腿、翅膀、口器和喉咙内部。研究人员识别了这些味觉受体，并将它们的联系追溯到果蝇大脑。从那里，他们研究了这些回路如何与控制吞咽或行走等行为的回路相互作用。研究人员得出结论，当谈到饮食行为时，这种电路可以帮助苍蝇确定给定的食物是安全的还是有害的，并最终选择是否吃它。
这张味觉处理图是一个“假设生成工具”，该研究的合著者、Ribeiro 实验室的研究技术员 Inês de Haan Vicente 在 Champalimaud 的声明中说道。 “假设您对味觉如何控制运动感兴趣。现在您可以转到地图并询问：哪些感觉神经元与控制运动的神经元相连？我应该操纵哪些中间神经元？它为您提供了一个起点。”
与该图一起发表的另外两篇论文分别探讨了果蝇大脑视觉处理背后的回路以及雄性和雌性果蝇大脑的性别差异。第一个结果表明，视觉处理深入到大脑，涉及图中识别的 11,000 种左右神经元中的一半以上。后一项研究发现了男性大脑特有的细胞网络，似乎可以协调男性特有的行为，例如苍蝇求爱和身体攻击的特定方面。 （例如，雌性果蝇倾向于用头撞，而雄性果蝇则倾向于攻击目标。）
研究发现，虽然每种性别都有一些特定的网络，但男性和女性之间的感觉和运动回路在很大程度上是共享的。有时，这些电路中的特定开关会将信号重新路由到男性和女性大脑中的不同目的地。改变路线的后果将是未来调查的重点。