神經(jīng)科學(xué)家們獲得了一份新的指南，可為他們開展研究工作了解果蠅神經(jīng)結(jié)構(gòu)的功能提供參考。來自霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所和約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員，記錄了整個(gè)果蠅幼蟲大腦活化神經(jīng)元的行為效應(yīng)并對(duì)其進(jìn)行了分類。研究人員還發(fā)現(xiàn)，幼蟲大腦的1萬個(gè)神經(jīng)元大多數(shù)為活化細(xì)胞。他們的研究成果在線發(fā)表在3月27日的《科學(xué)》（Science）雜志上。

劍橋大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家William Schafer（未參與該研究）說：“他們提出了一個(gè)框架，幾乎完整地描述了當(dāng)你強(qiáng)烈地刺激神經(jīng)元時(shí)它在做什么。我認(rèn)為這真的很棒。”

哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家和物理學(xué)家Aravinthan Samuel（未參與該研究）說：“這項(xiàng)研究工作給我?guī)砹艘恍┫Ｍ砻魑覀兛梢哉嬲亓私夤壌竽X。”

根據(jù)感官輸入和內(nèi)在狀態(tài)，神經(jīng)系統(tǒng)可以生成許多不同的運(yùn)動(dòng)模式。鑒別出生物體中控制行為的神經(jīng)元和回路是非常困難且辛苦的過程，通常一次只能觀察確定一種行為。由于多種原因生成神經(jīng)元-行為圖譜對(duì)于研究人員而言一直以來是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。首先，缺乏選擇性操控小部分神經(jīng)元，同時(shí)又能觀測(cè)自然行為的實(shí)驗(yàn)工具。其次，建立神經(jīng)操作與隨時(shí)間變化的行為反應(yīng)之間的因果聯(lián)系所面臨的計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)挑戰(zhàn)讓人望而生畏。

在這篇新文章中，研究小組采用了完全不同的方法來繪制神經(jīng)元-行為圖譜。他們通過光遺傳學(xué)激活了果蠅幼蟲中1054種經(jīng)鑒別的神經(jīng)元細(xì)胞系，并追蹤了來自37,780只果蠅的行為反應(yīng)。隨后對(duì)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，鑒別出了29種不同的行為表現(xiàn)。研究人員發(fā)現(xiàn)其中許多的類型與科學(xué)家們從前記錄的行為相似。其中包括“擺動(dòng)逃脫”、“直線逃脫”、“轉(zhuǎn)身”和“后退”等。

維也納大學(xué)及分子生理學(xué)研究所神經(jīng)科學(xué)家和物理學(xué)家Alipasha Vaziri（未參與該研究）說：“他們似乎發(fā)現(xiàn)了以往未識(shí)別出的一些新的行為類型，還驗(yàn)證了一些過去根據(jù)人類進(jìn)行分類的一些行為。”

最終，研究人員將一些行為表現(xiàn)與相關(guān)神經(jīng)元聯(lián)系起來。論文的共同作者、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的Marta Zlatic指出，一組特定的神經(jīng)元有可能促成了多種行為。神經(jīng)元組與行為之間的關(guān)系看起來有一定的隨機(jī)性——激活相同遺傳背景的個(gè)別動(dòng)物的一些神經(jīng)元并不總是導(dǎo)致完全相同的效應(yīng)，但一些神經(jīng)元組似乎確實(shí)與某些行為相關(guān)。

現(xiàn)在Zlatic還在致力于生成果蠅幼蟲神經(jīng)元連接的接線圖。她希望很快能夠結(jié)合她的神經(jīng)-行為圖譜和接線圖，了解神經(jīng)元鏈產(chǎn)生行為的機(jī)制。

“盡管還有大量的工作要做，新研究為開始闡明介導(dǎo)不同行為的神經(jīng)元提供了一個(gè)極好的資源。這是一個(gè)很好的起點(diǎn)，”Samuel說。