文／元利儀器　

自1970年代以來，科學界開始嘗試繪製動物大腦的連接圖。研究歷時14年並於2002年完成首張線蟲的腦神經圖譜，是人類史上首度解碼完整動物神經系統圖譜的里程碑，當年研究團隊更因此榮獲諾貝爾生醫獎。2023年，科學家成功發表果蠅幼蟲的大腦圖譜，涵蓋3016個神經元，雖已清楚描繪幼蟲大腦中的每一個神經鍵結，但由於幼蟲尚未具備行走與視覺能力，對於理解更複雜的行為仍有限，但對於成年果蠅大腦的全面研究，無疑是向前跨出一大步。

腦神經元 神經連結



FlyWire聯盟發表的完整連接圖譜不僅詳細標註了每一個大腦神經元，還精確記錄了它們之間超過5000萬條神經連結，而這如此複雜的結構都濃縮在一顆只有罌粟籽大小的果蠅大腦裡。這分大腦連接圖可用來理解果蠅行走、飛行、導航，甚至雄性交配時為雌性「唱歌」等複雜行為背後的神經運作機制基礎，將有助於我們進一步探究控制運動、接聽電話、辨識朋友等行為的大腦神經運作。

FlyWire聯盟研究團隊利用高解析度電子顯微鏡，將成年雌性果蠅大腦切成超過7000片極薄切片並拍攝2100萬張圖像，再透過人工智慧技術分析超過100TB的龐大圖像數據，完整描繪出包含13萬9255個神經元及5450萬個突觸連結的三維結構，建立了具備視覺與運動能力的動物完整神經連接圖。

除了高解析度的電子顯微鏡之外，多光子顯微鏡也能針對果蠅大腦的神經元進行觀察，把果蠅腦切成一層層的「光學薄片」，單獨收集每一層的光學訊號後，再重組成高解析度的完整大腦影像。

大腦谷歌 探索突破



現在，那張完整連接圖譜可說是「大腦的谷歌地圖」，讓研究人員在對大腦進行深入探索時，像在有地圖的情況下開車前往新地點。那張圖不只是讓我們更深入了解果蠅大腦的結構，也讓研究團隊發現了許多全新的神經元類型。FlyWire平台採取開放式的合作模式，對於科學家研究其他高等物種（如小鼠或人類）帶來更高的突破性，將開啟神經科學研究的新方向。