一只果蠅的神經(jīng)系統(tǒng)，包含大約16萬個神經(jīng)元和數(shù)千萬個突觸連接，這聽起來不算多，但要把它們每一條都畫出來，這件事花了數(shù)百名科學家數(shù)年時間。

6月8日，由哈佛醫(yī)學院和普林斯頓大學領(lǐng)銜的國際研究團隊，在《自然》雜志上發(fā)表了成年果蠅完整中樞神經(jīng)系統(tǒng)的連接組圖譜，這是人類歷史上第一張同時覆蓋果蠅大腦與神經(jīng)索的全景"接線圖"。

而這張圖揭示的結(jié)論，出乎幾乎所有人的預料。

神經(jīng)科學界長期以來有一個默認的假設：大腦是行為的指揮中心，它發(fā)出指令，身體負責執(zhí)行。

但果蠅的連接組告訴研究者，事情并不是這樣運轉(zhuǎn)的。

連接組圖譜描繪了果蠅大腦中的神經(jīng)元如何通過脊髓與身體其他部位的神經(jīng)元連接。

研究團隊在分析運動控制相關(guān)的神經(jīng)回路時發(fā)現(xiàn)，果蠅腿部的運動，主要由控制那條腿的局部神經(jīng)回路負責處理，這套回路隨后與其他腿的對應回路進行橫向通信，協(xié)作產(chǎn)生行走這樣的協(xié)調(diào)動作。翅膀、嘴巴以及其他身體部位的神經(jīng)控制，也呈現(xiàn)出類似的模式，行為的驅(qū)動力來自分布在各處的"地方團隊"，而不是來自一個高高在上的中央控制室。

哈佛醫(yī)學院神經(jīng)生物學研究員亞歷山大·貝茨將這一發(fā)現(xiàn)表述得相當直接："我們的研究結(jié)果表明，對行為的控制高度分散在以不同方式連接和協(xié)同工作的局部模塊中。"

這個發(fā)現(xiàn)并不只是描述了果蠅的神經(jīng)組織方式，它還挑戰(zhàn)了一個更基本的神經(jīng)科學直覺，即復雜行為需要復雜的集中控制?，F(xiàn)有證據(jù)指向相反的方向：足夠精密的分布式協(xié)作，可以產(chǎn)生我們稱之為"復雜行為"的一切。

這張連接組是如何建成的，本身也是一個工程奇跡。研究團隊將一只果蠅切成數(shù)千張極薄的連續(xù)切片，用電子顯微鏡拍攝數(shù)百萬張圖像，再借助AI工具將這些圖像對齊拼接，最終在單個突觸的分辨率上，呈現(xiàn)出大腦與神經(jīng)索中每一個神經(jīng)元如何與其他神經(jīng)元相連。

哈佛醫(yī)學院教授雷切爾·威爾遜說："我們第一次可以將所有神經(jīng)元及其連接視為一個完整的單元，并提出這樣的問題：我們能從中學到什么？"

這項研究的意義，從一開始就不局限于果蠅本身。

果蠅之所以是神經(jīng)科學的經(jīng)典模型，不僅因為它易于繁殖、神經(jīng)元數(shù)量相對可控，更因為它的神經(jīng)系統(tǒng)與人類在進化上有著深刻的同源性。過去數(shù)十年間，果蠅神經(jīng)科學在嗅覺、記憶、導航和睡眠等領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)，幾乎都被成功推廣到了哺乳動物身上。

貝茨明確指出，這一次的發(fā)現(xiàn)很可能也不例外。如果分布式運動控制不只是果蠅的特異性設計，而是一種跨物種的神經(jīng)組織原則，那么現(xiàn)有的許多關(guān)于人類脊髓和大腦協(xié)作方式的模型，都需要重新被審視。

哈佛醫(yī)學院神經(jīng)生物學副教授李偉忠目前正在小鼠身上開展相關(guān)研究，探索同樣的分布式控制邏輯是否存在于哺乳動物的神經(jīng)系統(tǒng)中。

另一條延伸線通向人工智能。果蠅的神經(jīng)連接圖譜，為構(gòu)建在虛擬或真實環(huán)境中移動的AI系統(tǒng)提供了真實的生物學參考。研究員海倫·楊的觀察耐人尋味：一只小小的果蠅所能完成的行為，目前最先進的AI智能體和機器人仍然無法完全復制。從這個角度看，果蠅的神經(jīng)組織方式，或許正是工程師們一直在尋找而不自知的設計藍圖。

完整的連接組數(shù)據(jù)已向全球研究者免費開放，研究團隊還計劃在現(xiàn)有圖譜基礎(chǔ)上，持續(xù)添加神經(jīng)肽等更細粒度的信息，并將連接組方法推向更復雜的生物體。

大腦的地圖，剛剛畫到了一個新的起點。