隨著世界上第一份完整的、高分辨率的幼年果蠅大腦地圖的公布，科學(xué)家們離理解意識又近了一步。這是有史以來構(gòu)建的最復(fù)雜的動物大腦連接組，為人工智能和神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的一個革命性的新領(lǐng)域鋪平了道路。

這個新的線路圖是劍橋大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們的工作成果，它是迄今為止第四個完整的連接組。此前，更簡單的秀麗隱桿線蟲、幼年海鞘Ciona intestinalis和海洋蠕蟲Platynereis dumerilii的大腦之前已經(jīng)被繪制出來，但是這些大腦最多有幾百個神經(jīng)元和幾千個突觸（連接）。

幼年果蠅（Drosophilia melanogaster）的高分辨率連接組成像顯示了3016個神經(jīng)元和它們之間的548000個連接。對于渴望全面繪制一種與人類共享大量基本生物學(xué)知識的昆蟲的大腦的科學(xué)家來說，這已經(jīng)是一個漫長的過程了。

'已經(jīng)過去50年了，這是第一個大腦連接組。'約翰霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師約書亞-T-沃格爾斯坦說：'這是一面旗幟，我們可以做到這一點(diǎn)。所有過程都在為這而努力。'

這項(xiàng)具有里程碑意義的工作花了12年時間才完成，其中涉及的復(fù)雜過程令人震驚。首先，該團(tuán)隊(duì)使用電子顯微鏡將六小時大的雌性果蠅幼蟲的大腦直觀地切成了鹽粒大小，不僅是幾個部分，而是成千上萬個部分。

雖然電子顯微鏡捕捉到了每個切片的圖像，但僅成像一項(xiàng)，3016個神經(jīng)元中的每一個仍然需要一天時間。

劍橋大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們跨領(lǐng)域的聯(lián)合研究，包括神經(jīng)科學(xué)、微生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)，看到了高清晰度的完全實(shí)現(xiàn)的大腦地圖。成像顯示了每一個神經(jīng)元和連接，并對思維處理和行為提供了迷人的見解，例如最繁忙的電路如何通往和離開大腦的學(xué)習(xí)中心。

果蠅具有復(fù)雜的學(xué)習(xí)和決策行為，它們是神經(jīng)科學(xué)研究中研究最多的動物之一。更重要的是，該地圖揭示了讓人聯(lián)想到機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)的電路特征，這甚至可能為新的人工智能提供參考。

Vogelstein說：'我們對果蠅代碼的了解將對人類的代碼產(chǎn)生影響。這就是我們想要了解的--如何編寫一個導(dǎo)致人類大腦網(wǎng)絡(luò)的程序。'

繪制老鼠大腦的研究正在進(jìn)行中，并可能在未來十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。但這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，其規(guī)模估計(jì)又要比幼年果蠅大一百萬倍。

目前的計(jì)算工具可以追蹤數(shù)以百萬計(jì)的神經(jīng)通路，但不能像人腦那樣擁有數(shù)萬億的神經(jīng)通路。我們不太可能在很長一段時間內(nèi)看到一個完整的人類連接組--這可能會映射出我們復(fù)雜意識的關(guān)鍵。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。