一個描述連通性的圖，其中神經元被表示為點，家完而具有更相似連通性的成昆蟲神經元被繪制得更靠近。線條描繪了神經元之間的第張地圖聯系。圖的科學邊界顯示了神經元形態的示例。圖片：約翰·霍普金斯大學/劍橋大學
（神秘的家完地球uux.cn）據by Johns Hopkins University：研究人員已經完成了迄今為止最先進的大腦圖譜，即昆蟲的成昆蟲大腦圖譜。這是第張地圖神經科學的一項里程碑式成就，使科學家更接近于對思維機制的科學真正理解。
由約翰·霍普金斯大學和劍橋大學領導的家完國際團隊繪制了一張驚人的詳細圖表，描繪了果蠅幼蟲大腦中的成昆蟲每一個神經連接，這是第張地圖一個大腦與人類相當的典型科學模型。
這項工作可能會支持未來的科學大腦研究，并啟發新的家完機器學習架構，今天發表在《科學》雜志上。成昆蟲
“如果我們想了解我們是誰以及我們是如何思考的，其中一部分就是了解思考的機制，”約翰·霍普金斯大學生物醫學工程師約書亞·T·沃格爾斯坦（Joshua T.Vogelstein）說，他專門從事數據驅動項目，包括神經系統連接研究的連接組學。“關鍵在于了解神經元之間的聯系。”
第一次繪制大腦圖譜的嘗試是從20世紀70年代開始對蛔蟲進行的長達14年的研究，結果繪制了部分圖譜并獲得了諾貝爾獎。從那時起，部分連接體在許多系統中被繪制，包括蒼蠅、老鼠，甚至人類，但這些重建通常只代表整個大腦的一小部分。綜合性連接體只在幾個體內有幾百到幾千個神經元的小物種中產生——蛔蟲、海鞘幼蟲和海洋環節線蟲幼蟲。
這個團隊的果蠅幼蟲的連接體是迄今為止最完整、最廣泛的一張完整的昆蟲大腦圖譜。它包括3016個神經元和它們之間的每個連接：548000個。
沃格爾斯坦說：“這已經50年了，這是第一個大腦連接體。這是我們能夠做到這一點的標志。”。“這一切都在進行中。”
即使使用最好的現代技術，繪制全腦圖也很困難，而且非常耗時。要獲得完整的大腦細胞級圖像，需要將大腦切片成數百或數千個單獨的組織樣本，所有這些樣本都必須用電子顯微鏡進行成像，然后才能將所有這些片段逐個神經元地重建成完整、準確的大腦圖像。用了十多年的時間，才把果蠅寶寶做到這一點。據估計，老鼠的大腦比果蠅寶寶的大腦大一百萬倍，這意味著在不久的將來，甚至在我們的有生之年，繪制任何接近人類大腦的圖像的可能性都不大。

昆蟲大腦中的一整套神經元，通過突觸分辨電子顯微鏡重建。圖片：約翰·霍普金斯大學/劍橋大學
該團隊特意選擇果蠅幼蟲，因為對于一種昆蟲來說，該物種與人類有很多共同的基本生物學特性，包括相似的基因基礎。它還具有豐富的學習和決策行為，使其成為神經科學中有用的模式生物。出于實際目的，可以在合理的時間范圍內對其相對緊湊的大腦進行成像并重建其電路。
即便如此，劍橋大學和約翰·霍普金斯大學花了12年的時間完成了這項工作。光是成像就需要每個神經元一天的時間。
劍橋大學的研究人員創建了大腦的高分辨率圖像，并對其進行了人工研究，以找到單個神經元，嚴格地追蹤每個神經元并連接它們的突觸連接。
劍橋大學將數據交給了約翰·霍普金斯大學，該團隊在那里花了三年多的時間使用他們創建的原始代碼來分析大腦的連通性。約翰斯·霍普金斯團隊開發了基于共享連接模式的神經元組的技術，然后分析了信息如何在大腦中傳播。
最后，整個團隊繪制了每個神經元和每個連接，并根據每個神經元在大腦中所扮演的角色對其進行了分類。他們發現，大腦最繁忙的回路是那些通向和遠離學習中心神經元的回路。
沃格爾斯坦說，約翰斯·霍普金斯開發的方法適用于任何大腦連接項目，任何試圖繪制更大的動物大腦的人都可以使用它們的代碼。他補充說，盡管面臨挑戰，科學家們仍有望在未來十年內研究老鼠。其他團隊已經在繪制成年果蠅大腦的地圖。共同第一作者本杰明·佩迪戈（Benjamin Pedigo）是約翰·霍普金斯大學生物醫學工程博士研究生，他預計該團隊的代碼將有助于揭示成人和幼蟲大腦之間的聯系。隨著更多幼蟲和其他相關物種產生連接體，佩迪戈預計，他們的分析技術可以更好地理解大腦接線的變化。
果蠅幼蟲的工作顯示了電路特征，這讓人聯想到突出而強大的機器學習架構。該團隊預計，持續的研究將揭示更多的計算原理，并可能啟發新的人工智能系統。
沃格爾斯坦說：“我們對果蠅編碼的了解將對人類編碼產生影響。”。“這就是我們想要了解的，如何編寫一個通向人腦網絡的程序。”

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