第一只果蝇绘制出了成年人大脑中每个神经元的接线图，以及它们之间的5000万个连接。

这一里程碑式的成就是由FlyWire联盟完成的，该联盟是一个大型国际合作组织，包括来自剑桥大学、剑桥MRC分子生物学实验室、普林斯顿大学和佛蒙特大学的研究人员。今天发表在《自然》杂志上的两篇论文中。

这张包含了成年苍蝇大脑中139255个神经元的图表，是第一张能够行走和视觉的动物的整个大脑的图表。之前的研究已经完成了小得多的大脑的全脑图，例如，果蝇幼虫有3016个神经元，线虫有302个神经元。

研究人员表示，整个苍蝇大脑图谱是完成更大大脑的关键的第一步。由于果蝇是一种常用的研究工具，它的大脑图谱可以用来促进我们对神经回路如何工作的理解。

来自剑桥大学和MRC分子生物学实验室的格雷戈里·杰弗里斯博士是这项研究的共同负责人之一，他说：“如果我们想了解大脑是如何工作的，我们需要对所有神经元如何组合在一起并让你思考的机制有一个了解。”对于大多数大脑，我们不知道这些网络是如何运作的。

“苍蝇可以做各种复杂的事情，比如走路、飞行、导航，雄性还会向雌性唱歌。大脑接线图是理解我们感兴趣的一切事物的第一步——我们如何控制自己的动作、接听电话或识别朋友。”

普林斯顿大学的Mala Murthy博士是这项研究的共同负责人之一，他说：“我们已经将整个数据库开放给所有研究人员免费使用。我们希望这将对试图更好地了解健康大脑如何工作的神经科学家产生革命性的影响。在未来，我们希望有可能比较当我们的大脑出现问题时会发生什么，比如在精神健康状况下。”

剑桥大学的玛尔塔·科斯塔博士也参与了这项研究，她说：“多亏了技术的进步，这张迄今为止最大的大脑图谱才成为可能，而这在十年前是不可能的。”这是创新推动研究向前发展的真实证明。下一步将是生成更大的地图，比如老鼠的大脑，最终是人类的大脑。”

科学家们发现，这张地图上的线路与之前绘制苍蝇大脑部分的小规模努力有很大的相似之处。这使得研究人员得出结论，个体大脑之间的神经连接有许多相似之处——每个大脑都不是一个独特的结构。

当将他们的大脑图与之前的大脑小区域图进行比较时，研究人员还发现，大约0.5%的神经元存在发育变异，这可能导致神经元之间的连接错误。研究人员表示，通过未来的研究，了解这些变化是否与个性或大脑紊乱有关，这将是很重要的。

制作地图

果蝇大脑中所有14万个神经元的3D渲染图。

果蝇大脑中约140k个神经元的3D渲染图。资料来源：FlyWire.ai；philip Schlegel（剑桥大学/MRC LMB）绘制。

苍蝇的整个大脑不到一毫米宽。研究人员首先将一个女性的大脑切成7000片，每片只有40纳米厚，然后在美国Janelia研究园区项目联合负责人Davi Bock的实验室里用高分辨率电子显微镜对其进行扫描。

分析超过100tb的图像数据（相当于100台普通笔记本电脑的存储容量），以提取约14万个神经元的形状和它们之间的5000万个连接，这对人类来说是一个太大的挑战，无法手动完成。研究人员利用普林斯顿大学开发的人工智能来识别和绘制神经元及其彼此之间的联系。

然而，在这种规模的数据集上，人工智能仍然会犯很多错误。普林斯顿大学的研究人员建立了FlyWire联盟——由来自世界各地76个实验室和287名研究人员组成的团队，以及来自公众的志愿者——花费了大约33个人年的时间，煞费苦心地校对所有数据。

来自普林斯顿大学的塞巴斯蒂安·胜博士是这项研究的共同负责人之一，他说：“人工智能计算的进步使绘制整个大脑的图谱成为可能——手工重建整个接线图是不可能的。”这是人工智能如何推动神经科学向前发展的展示。苍蝇的大脑是我们重建整个老鼠大脑接线图的一个里程碑。”

研究人员还在接线图上注释了许多细节，例如对大脑中8000多种细胞类型进行分类。这使得研究人员可以在大脑中选择特定的系统进行进一步的研究，比如与视觉或运动有关的神经元。