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科學家繪制果蠅大腦連線組,規模精度前所未見

2024-10-09科學

完整對映果蠅腦部神經連線——神經元的精細圖譜——現已成功構建。相關研究成果連載九篇論文發表於【自然】雜誌,此為神經科學領域的一大進展。研究團隊利用機器學習手段辨識與重建神經元及其突觸結構,並輔以數百誌願者進行人工校驗。此項發現有望深化我們對大腦執行機制的認知,並為神經疾病的診療研究提供新的策略。

連線組學的革命

連線組學,神經科學的新興分支,致力於編制神經系統內神經元及其聯系的完整圖示。此研究類比於繪制城市交通圖,便於揭示大腦執行原理。該領域進展不僅拓寬了我們的認知邊界,亦為未來研究奠定了堅實基礎。

該研究聚焦於解析神經元之間電訊號傳導過程,並闡述其對於學習、記憶、判斷等生物活動的促進作用。透過構建的「神經網絡模型」,我們能夠洞察大腦各區域的協作運作模式,進而揭開大腦運作的秘密。

推動神經科學研究

透過該「路線圖」,研究團隊得以深入解析果蠅大腦中視覺、嗅覺、運動及決策等關鍵功能的神經元途徑,並探尋其與行為表現之間的關聯。該成果不僅拓展了果蠅神經研究領域,亦為動物乃至人類腦科學研究奠定了堅實基礎。

促進物種間連線組學研究行程:本研究進展將推動斑馬魚、小鼠與人類大腦連線組圖譜的繪制。繪制人類大腦連線組是神經科學領域的至高目標。技術革新助力我們逐步接近這一崇高目標。

FlyWire聯盟的貢獻

該研究聚焦於FlyWire聯盟,該聯盟是受美國國立衛生研究院(BRAIN)計劃資助的國際合作專案。FlyWire專案融合人腦與人工智能的力量,致力於重構果蠅全腦連線。研究團隊開發了一個線上平台,使公眾得以以互動遊戲的形式,參與核實人工智能生成的三維神經元和突觸重建數據。

FlyWire聯盟的成功不僅在於其技術革新,更得益於其開放與容納精神。聯盟透過引入非專業成員,加速了科研行程,並增強了公眾對神經科學重要性的認識。眾包模式的運用也為科學探索增添了新維度。

人類大腦連線組:下一個目標

專家預計,結合AI與大眾糾錯技術的FlyWire專案將大幅提升研究進度。鑒於小鼠和人類大腦的復雜度分別比果蠅高出約500倍和600萬倍神經元,該領域的研究前景廣闊,有望進一步完善。

在接下來十年的展望中,我們期待目睹顯著的進步,並有望實作首次繪制出一幅完整哺乳動物大腦連線圖譜。這一預測既充滿激勵,亦充滿挑戰。盡管人類大腦的復雜性遠遠超過果蠅,但我們已穩固了研究根基。

神經科學的未來

該研究在果蠅神經科學領域開辟了新紀元,並為神經科學領域帶來了新的動力。技術的進步使揭示大腦秘密變得觸手可及。這一進展不僅提升了我們對大腦工作機理的認知,還為神經系統疾病研究帶來了新的研究方向。

神經科學研究領域前景遼闊,連線組學的發展將顯著提升對腦功能機制的認識,並為神經疾病的診斷治療提供新穎的策略。此舉不僅象征科技的躍升,亦匯聚了人類智慧的精粹。

結語

果蠅腦部圖譜的精細化研究賦予神經科學嶄新的研究角度,為其奠定了堅實的研究基礎。技術進步推動了對大腦奧秘的探索速度不斷加快。本研究成果預期將對神經科學的未來發展產生重大影響。歡迎在評論區分享您的觀點!