科学家映射了线虫蠕虫的大脑

研究人员已经映射了叫做的微观土壤活性线虫蠕虫的大脑的物理组织Caenorhabditis elegans.，为动物大脑的体系结构创建一个新模型以及它如何处理信息。

令人惊讶的是，他们发现某些神经的结构有很大程度的变化电路或者是个体蠕虫的通路，它补充了不同动物共有的一组核心神经回路。

科学家们说，蠕虫的大脑可能比以前想象的更大的动物更多的共同之处。

由LEED大学的神经科学家与纽约·阿尔伯特爱因斯坦医学院的研究人员合作创作大脑地图结果表明，不同的空间区域支持不同的专用电路脑在那里，信息在被处理之前被整合。

该研究 - 来自全脑体积重建的多尺度脑地图 - 在科学期刊（2月24日）发表于今天（24日）自然。

秀丽隐杆线虫是在花园里腐烂的植被中发现的细菌的线虫。它们的长度仅在毫米左右，像人类的头发一样薄。

成虫恰好有302个细胞在其神经系统中，人体大脑具有约1000亿细胞。但近三分之二的蠕虫神经细胞在头部区域形成一个环，在那里它们彼此成千上万的连接。

这个“大脑”是动物的控制中心，其中大部分感应和决策发生。

尽管这种动物的大脑非常紧凑，但它表现出一系列复杂的行为，神经科学家几十年来一直对理解它的大脑感兴趣。之前的研究已经为神经细胞之间的连接创建了“连线图”。

不过，这项最新的研究是第一次为这些电路图提供完整的空间坐标。

指导这项研究的利兹大学计算神经科学家内塔·科恩教授说:“大脑需要组织信息流来控制动物的行为。但是，大脑的结构和功能是如何联系在一起的，这是一个悬而未决的问题。通过提供电路的空间表征，我们可以发现这种动物大脑的模块结构。”

创建大脑地图

研究人员使用了成年和幼崽大脑的遗留电子显微镜图像线虫蠕虫。这些图像揭示了个体脑细胞或神经元，允许研究人员从单个细胞的水平到整个大脑的大规模架构来映射蠕虫的神经电路的组织。

大脑的结构功能

科学家们在大脑内确定了已知的神经电路和途径，例如动物将用于嗅到食物的嗅觉和口味的导航神经回路。另一个电路被认为促进机械感觉，所以它会感觉到它的方式，因为它摇摆着土壤 - 或者如果它被细菌包围。

他们的理论是，信息在蠕虫的大脑中经过多个“层”处理。控件中也有类似的分层体系结构人脑。信息流量在感觉细胞中开始，响应环境。例如，细胞可能感测细菌，但它们是喂食的合适细菌 - 它们闻起来像“右”细菌？答案需要在发送到大脑的命令区域之前从多个感官集成的信息。

科恩教授说：“大脑地图揭示了一种非常优雅的结构，以支持信息流过蠕虫的大脑，而是比传统的动物遵循刺激反应路径的传统观点更复杂。

“这幅地图显示了不同神经回路的集合——这使得蠕虫能够整合它通过感觉细胞接收到的所有不同线索，并协调反应。”

脑结构的变化

在研究过程中，研究人员惊讶地发现蛔虫大脑中个体差异的程度。

C线虫是生物学中研究最多的动物之一。在蠕虫的一生中，它的细胞分裂和生长的方式遵循着一个严格的蓝图，这在整个物种中都可以观察到。但是，当涉及到脑细胞时，大脑细胞与邻近细胞形成接触以创造神经回路的方式似乎有很大的差异。

使用数学和计算机模型，科学家们能够在那些可能形成跨越大量动物的“核心”电路的那些连接之间辨别，以及在个人之间似乎可变的那些连接。

克里斯托弗博士布里丁，前博士。莱兹大学的学生和论文第一作者说：“这项工作提出了有关看似简单的神经系统甚至能够适应核心和个性化脑电路的问题。”

科学家发现，蠕虫大脑中的布线只有大约一半是相似的 - 另一半表示变化。

科恩教授补充说：“这一发现对我们来说真的很令人兴奋。首先，这表明蠕虫大脑比我们知道或预期的更高动物的大脑更多地具有更多的共同之处，并且了解关于蠕虫的经验教训可以帮助我们了解大脑的教训更普遍。”

不同的连通性可能支持大脑的个体性、冗余性和适应性动物面临挑战，危险，不断变化的环境。

---

---