研究人员揭开果蝇大脑完整的神经元图谱

体育作者 / 花爷 / 2025-03-10 15:16
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      这项研究对感官线索如何被处理以及信息如何通过神经传递提供了有价值的见解神经网络,为深入了解哺乳动物大脑开辟了

  

  

  这项研究对感官线索如何被处理以及信息如何通过神经传递提供了有价值的见解神经网络,为深入了解哺乳动物大脑开辟了新的途径。

  在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中,研究人员绘制了果蝇(即果蝇)的整个大脑图谱,其中包括约14万个神经元和超过5000万个突触。绘制大脑图谱的进展

  大脑对于复杂行为的进化至关重要;然而,由于技术上的限制,科学家们无法在神经元和突触水平上绘制出大脑不同区域内部和之间的联系。尽管如此,电子显微脑成像等成像技术的快速发展使科学家们能够绘制出动物大脑的详细接线图。

  最近对果蝇的神经生物学研究发现,在大脑中有超过10万个神经元和约1亿个突触参与控制运动、视觉和社会互动。这些观察结果为果蝇的导航、感觉处理和记忆等各种行为提供了重要的见解,为哺乳动物的大脑提供了有价值的见解。

  目前的研究是由一个庞大的研究团队进行的,其中包括来自普林斯顿大学和FlyWire财团的各种科学家。FlyWire联盟是一个由神经生物学家、校对员和计算机科学家组成的大型团体,他们使用人工智能和成像工具来构建和管理第一个果蝇全脑连接组。

  这些研究人员通过展示一只雌性成年果蝇大脑神经元线路的完整图表,扩展了目前对成年黑腹果蝇大脑的了解。利用各种先进的方法来分析大脑数据,包括一周大的雌性果蝇的电子显微镜成像和神经网络来对齐图像和分割细胞。

  以前的大脑模型是用来分割神经丸的,神经丸是大脑中突触密集的区域。计算每个神经丸的体积,并将神经丸划分到不同的脑区。

  然后根据突触的位置将其分配给神经药丸。任何不能与确切的神经细胞匹配的突触都被分配到10微米内最近的一个。

  然后由校对员检查和纠正神经元分割,以确保数据的准确性。机器学习工具也被用来预测突触的类型和神经递质的身份。

  为了确保数据的完整性,校对主要集中在大脑中央的神经元上,这些神经元有大量的突触计数和可见的细胞核。在校对过程中发生重大变化的神经元被标记为进一步审查,以确保彻底的纠正过程。

  公民科学家也根据神经元的连通性和功能对神经元进行注释和分类。然后使用各种机器学习工具来预测每个突触的神经递质类型,以了解果蝇大脑中的交流途径。

  研究人员确定了连接组,这是成年雌性黑腹果蝇大脑的完整图谱。共鉴定出139255个神经元和5450万个突触,这为神经元之间的连接和交流提供了有价值的见解。

  这项合作确定了连接体中的8400种细胞类型,可通过the FlyWire Consortium的连接体数据浏览器访问。这些发现还强调了果蝇大脑的重要部分,包括处理感觉数据的食道下区,以及与视觉有关的视叶。

  研究人员还阐明了神经元如何连接到控制运动的腹侧神经索。此外,大脑地图还提供了与味觉和触觉有关的神经元的综合图像。

  通过校对的人工检查确保了神经元正确映射的准确率达到99.2%。目前的研究还提供了一种研究神经元网络信息流的新方法,即根据处理感觉输入的速度对神经元进行排序。

  与之前绘制果蝇幼虫和秀丽隐杆线虫大脑图谱的工作相比,目前的研究工作取得了重大进展。通过对成年果蝇大脑的综合神经元图谱或连接组的研究,研究人员发现了涉及大脑内神经元连接、交流和功能的新途径。

  这项研究结果为感知线索的处理和通过神经网络的信息流提供了重要的见解,从而为更好地理解哺乳动物的大脑铺平了道路。

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