从自然界的生活习性来看,苍蝇被认为是其中反应能力最强的动物之一。
在很多人的传统经验中,总是觉得“打苍蝇跟打马蜂一样难”,大概就意指有些苍蝇无论怎样都很难打到。
2023年2月,英美科学家向公众发布了一件震撼世界的成果,那就是他们已经成功绘制出了苍蝇大脑的连接组图,这一里程碑式的发现解决了苍蝇难打这一迷之难题,也将为未来解开更大、更复杂动物脑孔的奥秘铺平道路。
苍蝇的全脑图谱。虽然我们的大脑被比喻为一个超级计算机,但是脑细胞数量也只相当于计算机中大约200个处理器单元,而苍蝇大脑中的神经元数量就已经达到了人类大脑的三分之一,这可见动物大脑间存在着巨大的差异。
研究表明,苍蝇大脑中含有13万个神经元和5000万个连接点,大部分神经元之间的连接都是双向的,因此这些连接点又被称为连接点。
如此可见,苍蝇大脑中的神经元连接效率可是非常高的。
不过,对于这些神经元,科学家们并不陌生,之前的一项研究结果表明,他们早在2013年就已经找到了苍蝇大脑中5600个神经元和450万个连接点,然而随着研究的推进,他们认识到,这一研究进展远远不够。
于是,2016年开始,一批来自麻省理工学院和卡罗林斯卡学院的科学家们开始了一项史无前例的工作,他们将苍蝇大脑分割成7000个超薄切片,每个切片都要薄至只有头发丝直径的十分之一,这些切片还会在两个微小物体之间避免迫近,避免挤压损伤脑部神经。
在完成这一步骤后,科学家们通过人工智能分析,将这些超薄切片拼接起来,其中每片包含了大量不同颜色的小斑点,这些斑点就是神经元的代表。
随后,人工智能会将这些小斑点进行拼接,并标注下它们在大脑中的具体位置和职能,从而形成完整的神经元图谱。
在这项工作完成之后,科学家们就对这些数据进行了分析,这一分析得出了一个令人震惊的结果,那就是苍蝇的视觉神经元数量竟然比运动神经元数量多达10倍,这可差的不是一点半点。
这一发现让科学家们意识到,原来苍蝇所需要处理的信息量比其他动物要多出这样多,因此它们的大脑才能处理如此大量的信息。
而之后这项研究还给出了许多重要的信息,这些信息将在未来帮助我们进一步解密人类大脑的奥秘。
苍蝇是怎么逃脱的?有了苍蝇全脑图谱之后,我们就不难想明白,为什么在我们的眼中苍蝇飞来飞去的时候身影眼花缭乱,是因为它们那几乎占据大脑一半比例的视觉神经元比我们用来处理视觉信息的大脑部分多许多。
于是苍蝇就能迅速检测到物体接近,并指挥其腿部神经元快速反应,也就是说,我们总觉得打苍蝇很难是因为苍蝇都能看见我们动手打它们,然后迅速逃脱。
这一研究不仅解释了苍蝇大脑中的众多神经元分布情况,还展示出了一幅幅苍蝇神经元如何指挥运动、逃避捕猎者的一系列图谱。
尽管被称为全球最复杂的大脑连系图,但是这项研究确有其独特性,因为其他一些动物的大脑都要比苍蝇大得多,例如线虫和人类。
然而人类大脑实在是太复杂了,其包含许多让科学家们无法解释功能和位置的神经元,因此先从线虫和果蝇开始有助于找到一些行之有效的方法。
这项研究成果也被广泛认可,因为它为未来更复杂动物大脑图谱的绘制提供了宝贵经验。
此外,这项成果也为神经科学领域提供了极其重要的信息,有可能帮助我们解密人类大脑的运作方式以及各种疾病背后的机制。
这项成果对人类的大脑研究有什么意义?这项研究成果对人类理解大脑有着非常重要的意义。
首先,这项成果为我们提供了对一个简单大脑架构如何工作的了解,这对于我们理解更复杂的大脑架构非常重要。
通过对果蝇大脑的研究,我们可以找到一些通用原理,并应用于其他更复杂动物的大脑中,从而更好地理解它们的功能和机制。
其次,这项成果还为我们提供了对果蝇视觉处理机制的深入理解,这对于我们理解自己的视觉处理机制也有着重要意义。
果蝇精确地识别外部环境中的物体,并做出快速反应,这使我们能够了解人类视觉系统中的一些关键方面,从而更好地理解我们自己在视觉领域的工作原理。
最后,这项研究还开辟了一个新的领域,即科学家们可以使用果蝇全脑图谱来创建数字仿真,以进一步了解大脑信息处理的基本原理。
这种数字仿真将帮助科学家们深入了解大脑如何感知和处理信息,并在此基础上进行进一步的研究和发现。