9月上旬，一个由哈佛医学院和普林斯顿大学多个实验室牵头的大型国际研究团队，正式发布了成年果蝇中枢神经系统的完整连接组。相关成果分别发表在《自然》和《细胞》期刊上。
这项工作的核心突破在于，它将此前已发表的果蝇大脑连接组，与果蝇的神经索——相当于昆虫的脊髓——完整地连接在了一起。这是首次有研究将成年动物的脑与身体神经索的神经元连接图谱整合为一个完整的单元。
“我们第一次可以把所有神经元及其连接作为一个完整的整体来观察，并追问：我们能从中发现什么？”研究共同资深作者、哈佛医学院神经生物学教授Rachel Wilson表示。
大脑不是唯一的指挥中心
在分析这份连接组的过程中，研究团队发现了一个反直觉的规律：果蝇的许多行为并非由大脑中的某个中央枢纽统一指挥，而是由身体相应部位的局部神经回路来控制的。
以腿部运动为例，一条腿的动作主要由控制该腿的局部神经回路负责，这些局部回路再与其他附肢的回路通信，从而完成行走等协调动作。这一发现挑战了神经科学中长期以来关于“中央控制器”主导行为的假设，提示复杂行为可能更多地源于分布式神经网络之间的协作。
感觉-运动回路
数据规模与技术路径
此次公开的数据集包含约166,700个神经元和数百万个突触连接，精确到单个神经元及突触级别。研究团队识别出超过11,000种细胞类型，其中包括7,205种同构细胞类型、114种两性异形类型，以及262种雄性特有和69种雌性特有类型，为研究性别相关行为的神经基础提供了参照。
在技术路径上，合作团队在Janelia研究园区将雄性果蝇的神经系统切成极薄的切片，用高分辨率电子显微镜扫描生成数百万张图像，再由AI将这些图像重建为三维神经形态。人类校对工作累计耗时相当于44年的人力。
大脑
腹神经索(VNC)
开发者用连接组“教”AI玩游戏
连接组发布后，软件工程师Alex Wormuth基于MaleCNS v1.0数据集搭建了一个实验：将游戏每一帧画面转化为对感觉神经元的刺激，再依据神经活动生成游戏控制输入。他尝试用这一数字化果蝇神经系统来训练《毁灭战士》。另一位开发者Jessica Paquette则展示了用果蝇大脑模型控制《超级马力欧64》的实验。
这些演示更多是一种围绕数据集的软件复用展示，其本身并不构成对生物学模型有效性的验证。连接组描述的是解剖学上的连接关系，而一个具备功能的神经仿真还需要对神经动力学、突触特性、感觉输入和运动输出等做出大量假设。
作为研究资源的意义
对整个科学界而言，此次公开的完整中枢神经连接组提供了一个可供自由访问的基础图谱。研究人员可以通过在线平台查看、探索和下载这一数据集，用于回路分析、图学习、多模态可视化以及分布式控制假设的检验。
该研究获得了美国BRAIN计划、美国国立卫生研究院和国家科学基金会的部分资助。完整连接组已在FlyWire的Codex平台免费开放，供全球科研人员使用。
（ 智算芯能前沿网综合）
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