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美國霍華休斯醫學研究所(HHMI)旗下Janelia Research Campus與Google Research等團隊,利用AI重建神經元3D結構,完成雄性黑腹果蠅完整中樞神經系統連線圖,相關論文刊登於《Cell》。研究資料涵蓋超過16.6萬個神經元與1.25億個突觸連接,範圍從腦部延伸到控制身體動作的腹神經索,可追蹤視覺、聽覺與嗅覺等感官訊號到動作輸出。

神經連線圖記錄神經元彼此如何透過突觸相連,突觸則是神經元之間傳遞訊號的連接點。研究團隊完成的資料除了雄性黑腹果蠅中央腦與負責視覺處理的視葉,也包含功能類似脊髓的腹神經索,因此研究範圍不再只有腦內連線,也能追蹤腦部訊號如何往下傳遞並控制身體。

神經連線圖的建立流程包含神經組織切片、電子顯微鏡成像與3D重建,Google開發的AI系統能辨識影像中屬於同一神經元的區域,將平面電子顯微鏡影像重建為3D神經結構,減少人工校正神經元形狀的工作量。HHMI Janelia團隊負責人工驗證與標註AI重建結果。

雄性果蠅完整資料可與既有雌性果蠅神經連線圖比較。研究團隊能找出雌雄果蠅神經元結構差異,分析求偶、攻擊等行為相關的神經機制。雌雄結構相近的區域可供研究團隊比較不同個體間的神經差異。

目前雄性果蠅神經資料已完成標註與人工驗證,研究人員可透過Google開源的Neuroglancer工具瀏覽及下載。同期發表的3篇研究已分別利用該資料分析視覺、味覺與社交行為相關神經連線。