果蠅腦與神經索的完整神經迴路圖揭示分布式控制架構

如同基因組學徹底改變了分子遺傳學，連接組學（神經元與突觸的連結圖譜）也正在轉變神經科學的研究。迄今為止，唯一擁有完整連接組圖譜的生物是線蟲、海鞘和櫛水母（擁有 10³–10⁴ 個突觸）。相比之下，果蠅的複雜度更高（擁有 10⁸ 個突觸連接），其大腦能夠支援學習和空間記憶，並且擁有一個複雜的腹神經索，這與脊椎動物的脊髓類似。

在此，我們報告了首個緻密重建的成年果蠅連接組圖譜，它整合了腦部與腹神經索，並利用此資源來探究神經控制的原理。我們發現，效應神經元（運動神經元、內分泌細胞以及影響內臟的傳出神經元）主要受到同一身體部位的感覺神經元的影響，形成局部回饋迴路。

這些局部迴路透過長距離迴路連接，這些迴路涉及上升神經元和下降神經元，並組織成以行為為中心的模組。單一的上升或下降神經元通常能夠影響多個身體部位的自主運動，同時也支援這些運動所需的內分泌細胞或內臟器官。

涉及學習和導航的大腦區域則監督這些迴路。這些結果揭示了一種分布式、平行化且具體的架構，讓人聯想到工程系統中的分布式控制架構。