比较与演化神经科学

秀丽隐杆线虫连接组

连接组是一张完整的神经系统接线图:它标出每一个神经元,并画出它们彼此之间的每一处连接。秀丽隐杆线虫连接组,就是为一种微小的土壤线虫——秀丽隐杆线虫——绘制的这张图,也是有史以来第一张为整只动物完成的连接组。由于成年雌雄同体的线虫恰好有302个神经元,而且每一只个体的数目都相同,它的整个神经系统才得以被逐个神经元地标绘出来。

绘制它是一项极其费力的手工活。20世纪70至80年代,由约翰·怀特和悉尼·布伦纳带领的团队,把线虫切成数千张比肥皂泡还薄的切片,在电子显微镜下逐张拍摄,再用肉眼在整叠图像中逐一追踪哪个神经元与哪个相接。这项成果于1986年发表,被昵称为《一条蠕虫的心智》,为生物学献上了第一份活体生物的完整电路图。

这张图谱把这条线虫变成了环路神经科学的奠基性模式生物——环路神经科学研究的是,相互连接的一群群神经元如何产生行为。在已知每一个细胞和每一处连接的前提下,研究者可以精确地追问:一个固定的环路是如何产生进食、交配或逃避危险的,并通过单独开启或关闭某个神经元来检验自己的答案。在绘制更大脑图(例如果蝇和小鼠的脑图)这一困难得多的工作中,它至今仍是参照点,也是灵感来源。

在线虫头部附近轻轻一碰,它就会倒退;连接组清楚地显示出这条简单逃避反应所经过的、从触觉感受器一直连到肌肉的完整神经元链条。

在完整接线图已知的情况下,连一条线虫的反射也能被逐个细胞地追踪出来。

那个著名的302个神经元的数目针对的是成年雌雄同体;雄性线虫因为交配所需的额外细胞而拥有更多神经元。

又称
worm wiring diagram302-neuron connectome线虫连接组線蟲連接組
另见