166,700个神经元图谱显示雌雄果蝇大脑在何处出现差异

两性之间的遗传差异如何转化为能够引导不同行为的神经回路？为了在整个神经系统尺度上回答这一问题，一个国际研究联盟重建了雄性果蝇的大脑和腹神经索。成果是一份连接组，即标出神经元及其相互连接突触的图谱。这是首次在同一只成年雄性动物中，同时覆盖大脑、视叶以及功能上相当于脊椎动物脊髓的结构。

研究人员把一只雄性黑腹果蝇的中枢神经系统切成极薄的切片，再用电子显微镜记录每个表面。人工智能算法对齐数百万张图像并重建三维细胞形态，专家随后校正和标注结果。发表于Cell的研究收录166,700个神经元、1.24亿个突触连接和11,710种可跨个体识别的细胞类型。作者估算，人工校对累计相当于44年的工作量。

团队随后把雄性重建结果与已有的雌性图谱比较。近95%的脑神经元属于两性共有的细胞类型。雄性中略少于5%的细胞为雄性特有或具有性二态性——两性都有，但形态或连接不同；雌性大脑中的对应比例低于3%。这些细胞并非随机分布，而是集中在与决策和行为控制有关的高级脑区。

这小部分细胞对连接结构的影响更广。雄性大脑约12%的神经元显示与性别相关的连接差异，而雌性大脑报告的比例为4%。许多二态神经元表达fruitless和doublesex，这两个基因参与果蝇的性别决定。图谱显示，这些细胞形成密集互联的枢纽，可将感觉信号改道至不同回路；但图谱本身不能证明某条连接会导致何种行为。

把大脑和腹神经索纳入一份连续重建，改变了研究者可以提出的问题。他们不再只能查看孤立片段，而能从视觉、嗅觉或味觉输入一路追踪到控制腿、翅膀及其他结构的运动神经元。该数据集以CC BY许可公开，供其他团队查询、比较和检验假设。

雄性连接组是一份精细蓝图，而不是神经系统活动的录像。它为求偶、攻击、进食和运动实验提供候选位置与连接。要确认这些回路如何产生行为差异，还需在活体中记录活动、干预特定神经元，并在更多个体间重复比较。此次进展的意义在于，它使系统尺度上的这条实验链成为可能。