「電子果蠅」驚動馬斯克！背後是13萬條神經元全腦圖譜，可在電腦上運行

腦科學研究又進一大步！

來自普林斯頓的科學家最新宣布，他們已經成功創建了首個成年體動物的全腦連接體圖譜。

其中包含來自雌性黑腹果蠅大腦的130000個帶註釋的神經元，以及它們之間的數千萬個化學突觸。

更重要的是，資料是完全開放的，還能一鍵查詢。

只需要在Codex這個網站上輸入相關訊息，每個神經元的連結性、大小、神經傳導物質等資訊都能盡收眼底。

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包含直覺的3D模型。

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這項研究一經發布，就吸引大量關注。

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英偉達AI科學家範麟熙（Jim Fan）就轉發點讚：

令人著迷的是，普林斯頓大學的研究中，蘊含著大自然的注意力、工作記憶甚至基本意識演算法。

將神經連接體視為已編譯的可執行二進位文件，我們可以從完整的大腦模擬中反編譯出多少原始碼？

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不僅如此，果蠅的大腦結構對機器學習有著重要啟發。

已經有人在電腦上跑了一下這個模型，模擬了果蠅吃東西和梳理觸角的過程。

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馬斯克也關注了這只“電子果蠅”，並感覺事情開始變得奇怪起來了。

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透過電子鏡影像繪製

#研究團隊重建了雌性黑腹果蠅大腦完整連接體圖譜。

不同於傳統的切片方式，圖譜中的資訊主要是從電鏡照片中獲得的。

這些電鏡照片來自Zheng和Lauritzen等人於2018年發布的FAFB(full adult fly brain)資料集。

電鏡照片的解析度可以清楚地看到蛋白質分子，經過電腦分析就能得出有關資訊。

尺寸僅0.1毫米量級的果蠅大腦擁有上億個突觸，比哺乳動物的突觸還要密集。

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果蠅大腦中的神經被分成9個大類、31個小類，劃分了78個區域。

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這九個大類是在將神經元依照訊息流向分成三個部分的基礎上繼續分割得到的。

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透過與光學顯微鏡下的神經結構進行對比，團隊建立的模型準確性得到了初步驗證。

進一步地，數值計算和人工抽樣檢查結果也證明了模型是準確的。

此外，透過統計學分析，團隊也對神經元之間的神經傳導物質成分進行了預測，且準確率很高。

研究團隊也分析了果蠅眼部的神經迴路，追蹤了訊息流從輸入神經元到輸出神經元傳遞的過程。

儘管輸入和輸出神經元的數量在神經系統中佔據的比重很小，但它們是溝通大腦和外界的橋樑。

在這過程中，團隊使用了一種機率模型，分析從種子神經元開始的資訊流。

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團隊針對每一個種子神經元進行了遍歷，測量了訊息傳到神經中樞再到傳出神經的過程。

遍歷過程中訊息傳遞所經過的距離被排序，然後進行歸一化處理。

這個過程幫助研究人員確定了不同類型的傳入訊息是如何向相對應的神經中樞傳遞的，結果與預期相吻合。

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花費4年時間打造

#值得一提的是，從成年果蠅完整大腦資料（ FAFB）到完整建構出成年果蠅的大腦圖譜，研究人員一共花了194週，也就是4年左右的時間。

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而在這背後，這個名為FlyWire的計畫得到了超過200名社群成員的貢獻支持。

根據官方網站信息，FlyWire是一個旨在重建果蠅全腦連接體的人工智慧與人類協作計畫。具體而言，FlyWire由普林斯頓大學的Mala Murthy和Sebastian Seung實驗室創建，社群由神經生物學家、電腦科學家和校對人員組成。

透過將神經元連接和大腦功能聯繫起來，我們可以在理解大腦如何運作這件事上取得重大進展。

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論文網址：
##[1]https://www.php.cn/link/b8c4c8b2271787e2f78b5fe2ce193caa##[2]https://www.php. cn/link/8af141d3c5a5146a3eac9d166ab4c458[3]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.02.539144v1.full.pdf

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