科学家首次绘制出果蝇幼虫完整脑图,发现与 AI 神经网络有相似之处

2023-03-12 21:33IT之家 (远洋)

IT之家 3 月 12 日消息,对于大多数人类来说,果蝇幼虫看起来不过是一条扭动、米粒状的小虫子,但对于神经科学家来说,它却是一个复杂而精妙的生物系统,是一个宝贵的研究对象。近日,一项耗时 12 年的国际合作项目终于完成了果蝇幼虫的完整脑图(或称连接组图谱),揭示了这种微小生物的神经系统结构和功能。这项研究发表在《自然》杂志上,被认为是神经科学领域的重大突破。

据IT之家了解,果蝇幼虫的完整脑图包括了其中枢神经系统中所有的 3016 个神经元和 548000 个突触(即神经元之间的连接),这是迄今为止公布的最复杂、最完整的昆虫脑图。科学家们使用了先进的显微镜技术和计算机算法,将果蝇幼虫大脑切成 8000 多片超薄切片,并将每一片切片上的细胞和突触都数字化成三维图像。然后,他们利用人工智能软件将这些图像拼接起来,形成了一个高分辨率、可交互式、可搜索式、可注释式的果蝇幼虫脑图 。

更令人惊讶的是,这张连接组与人工智能(AI)中使用的神经网络有着惊人的相似之处。科学家发现,果蝇幼虫中枢神经系统中存在一种特殊类型的突触模式,称为“跳跃连通性”,即某些神经元可以跨越多层直接相连。这种模式在 AI 领域也被广泛使用,因为它可以提高信息处理效率和准确性。

科学家们表示,这些发现表明,在自然界和人工智能领域都存在着一些共同优化原则或设计模式,并且可能有助于我们改进现有的机器学习算法或开发新型算法。

目前,科学家们已经将果蝇幼虫完整脑图公开分享给全世界,并提供了一个方便的在线平台,供感兴趣的研究者和公众浏览和分析。他们希望这个果蝇幼虫完整脑图能够成为一个开放的资源,激发更多的创新和合作。

科学家们认为,通过研究果蝇幼虫的神经系统,可以揭示一些基本的神经科学原理,并为理解更高级别的动物脑功能提供线索。果蝇幼虫完整脑图是一个里程碑式的成就,但并不是终点。科学家们还计划绘制出成年果蝇、其他昆虫甚至哺乳动物的完整脑图,并探索不同物种之间的异同和进化关系 。他们相信,在未来,我们将能够构建出一个全面而精确地反映生命智能奥秘的大型神经网络“地图库”。

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