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新華社北京3月20日電一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)日前在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們繪制出了果蠅幼蟲腦部的完整連接組，即包含所有神經(jīng)元及其連接狀況的線路圖。這是第一份完整的昆蟲“腦圖譜”，將成為神經(jīng)科學(xué)研究的重要工具，并可能為人工智能發(fā)展提供參考。
英國劍橋大學(xué)、美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員經(jīng)過12年的努力，繪制了這個(gè)包含3016個(gè)神經(jīng)元、548000個(gè)突觸的高清連接組，是迄今繪制的最復(fù)雜、最完整的動(dòng)物連接組。突觸是神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與其他細(xì)胞連接的“接頭”，信息通過突觸在細(xì)胞之間傳遞。
研究人員使用一只孵化后6小時(shí)的黑腹果蠅幼蟲，將它的腦切成幾千片，分別用電子顯微鏡在納米尺度上成像，辨認(rèn)神經(jīng)元和突觸，拼合到一起成為完整的三維圖像。
團(tuán)隊(duì)隨后根據(jù)突觸連接特點(diǎn)將神經(jīng)元分為93類，并分析了神經(jīng)元和突觸在全腦的分布、信息流動(dòng)方向等特征。研究顯示，果蠅幼蟲腦部的某些特征與當(dāng)前最先進(jìn)的人工智能深度學(xué)習(xí)架構(gòu)類似，如跳躍連接、嵌套循環(huán)等。
如果將動(dòng)物的腦比作電腦，繪制出精確到單個(gè)神經(jīng)元的連接組，相當(dāng)于從集成電路線路圖的層面弄清這臺(tái)電腦的構(gòu)造，對(duì)理解其運(yùn)行機(jī)制至關(guān)重要。由于技術(shù)限制，此前人們只繪制了秀麗隱桿線蟲等三種簡單生物的完整連接組，分別包含幾百到一千多個(gè)神經(jīng)元。
與脊椎動(dòng)物相比，果蠅的神經(jīng)系統(tǒng)規(guī)模很小、易于研究，但又有一定的復(fù)雜性，使果蠅擁有豐富的行為，包括學(xué)習(xí)、根據(jù)價(jià)值進(jìn)行決策、在不同情況下采取不同行動(dòng)等，這使果蠅在神經(jīng)科學(xué)研究方面有著重要作用。
哺乳動(dòng)物的腦比果蠅復(fù)雜得多，例如小鼠約有7000萬個(gè)腦神經(jīng)元，人類約有860億個(gè)。以目前的技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)還無法繪制出哺乳動(dòng)物的全腦連接組。
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