
一個國際研究團隊首次完成了成年果蠅中央神經系統全腦聯接體的高精度三維重建,標誌著第一張全面的昆蟲神經地圖正式誕生。這張地圖對所有神經元及其突觸連接進行了系統性分析,使研究人員能夠精確追蹤神經訊號從大腦皮層傳導至周邊效應器的路徑,從而揭示運動控制與行為產生背後的神經機制。
為了構建這張地圖,研究團隊採用了聚焦離子束掃描電子顯微鏡(fib‑sem),將單隻果蠅的大腦切成奈米級薄片,並獲取超過兩千五百萬張超高解析度影像。隨後,他們運用深度學習演算法進行影像配準、分割與連接識別,最終重建出一個包含約十三萬五千個神經元及數千萬個突觸連接的詳細三維神經網絡模型。
儘管傳統觀念認為,高等認知功能依賴於大腦中央區域的統一調控,但這張新地圖卻顯示出一種高度模組化、分散式處理的架構:例如,下肢運動迴路主要在脊髓中同源的腹神經索結構內自主運作,僅有少數長程投射連結不同節段,以實現同步協調,而非直接由大腦發出指令所驅動。
研究人員指出,這種跨尺度的影像獲取與智慧分析方法具有極高的可擴展性,未來有望應用於哺乳類甚至人類神經科學領域。同時,果蠅高效能的感測—決策—行動反饋迴路,為設計下一代仿生機器人以及低功耗神經形態人工智慧架構提供了關鍵的生物學範式。