為了搞懂神經元之間如何連接，科學家們竟然解剖了 9000 多個果蠅大腦？！

斯坦福大學神經生物學的大牛駱利群團隊，真就干了這件事兒，其研究成果刊登在《Neuron》。

人的大腦就像是個極其精密復雜的通信網絡。它擁有近 860 億個神經元，他們之間有近一百萬億個連接（10 的 14 次方）。

神經元之間的精準連接，是所有神經系統功能的基礎。人類也得以通過這些連接感知外部世界，并采取相應的行動。

但要是中間出現差錯，大腦就會宕機出 bug，嚴重者還會導致智力障礙、自閉癥等疾病。

于是乎，為了搞懂背后的機制，這個團隊前后花了 20 多年，還解剖了 9000 多個果蠅大腦。

解剖 9000 多個果蠅大腦

前面提到，神經系統異常復雜。一個成年人的大腦會形成一百萬億次神經元連接；即便像果蠅這種簡單的生物體，它的大腦中也有近 20 萬神經元，形成一千萬個連接。

時至今日，大腦主要蛋白質結構和突觸連接機制已經揭示，主要發現了兩種指導神經元布線的分子——

轉錄因子和細胞表面蛋白（CSP）。

轉錄因子，作為指揮官，位于細胞核內，決定著細胞的形態和功能；而 CSP，則是通過與細胞環境相互作用來執行指令。

于是乎，科學家就推測，轉錄因子通過調節 CSP 表達來控制神經元的布線，即神經元之間的精準連接。

但過去，這種因果關系僅在少數孤立的案例中得到驗證。

而且據科學網報道，本次研究共同一作謝琦婧還表示， 也不清楚轉錄因子是通過調節哪些細胞的表面蛋白來發號施令。

早在 20 年前，該團隊就發現有種轉錄因子——嗅覺感知因子Acj6，可以控制一部分觸覺投射神經元的精準連接，但缺少直接測定蛋白表達的方法。

而又在兩年前，另一位共同一作李介夫解決了這一難題，他們開發了一種可標記細胞蛋白的方法，用定量質譜策略來鑒定蛋白質。

基于這種方法，以 Acj6 為對象，團隊這次終于搞清楚了它是如何通過調節 CSP 的表達，來控制果蠅嗅覺投射神經元（PNs）的精確樹突靶向的。

首先，他們首先在野生型和突變型中在 PNs 進行了細胞表面蛋白組定量分析。

并通過蛋白組信息遺傳篩選，確定了許多執行 Acj6 連接指示的 PN 表面蛋白。

這些蛋白包括了典型的細胞粘附分子，以及以前沒被發現有關的蛋白，如機械敏感離子通道 Piezo。

綜合遺傳分析顯示，Acj6 在不同類型的 PN 中采用了獨特的細胞表面蛋白集進行樹突定向，而 Acj6 聯合表達可以拯救 Acj6 突變體的表型，其效力和廣度高于單個執行器的表達。

換言之， Acj6 通過表面蛋白的不同組合表達來控制不同神經元類型的布線特異性。

值得一提的是，據科學網報道，謝琦婧透露，為了得到足夠多的樣品，她在團隊幫助下耗費數月時間，解剖了不下 9000 只果蠅的大腦。

除此之外，他們還展示了神經元表面蛋白間的遺傳相互作用模式。

駱利群團隊

這篇論文來自是斯坦福大學神經生物學駱利群實驗室。

共同一作分別兩位博士謝琦婧和李介夫，唯一通訊作者為駱利群。

他 15 歲考入中科大少年班，畢業時以獲得了郭沫若獎學金。

畢業后他前往美國布蘭迪斯大學生物系攻讀博士，并在 UCS 做博士后研究。

1996 年，他在斯坦福生物系開設了實驗室，研究成年人的神經回路是如何組織起來執行特定功能的，以及發育過程如何組裝。

2012 年，他被雙雙評為美國國家科學院院士、美國藝術與科學院院士。

他撰寫的《神經生物學原理》被廣泛用于世界各地的本科和研究生課程。

他曾擔任 Neuron、eLife、Annual Review of Neuroscience、Cell、PNAS 等多個科學期刊的編委。

對于本次研究的意義，作者表示，為接下來研究轉錄因子功能與機理提出一個新策略和方法。

一方面，可以更好了解人類以及其他動物大腦，如何生長發育；另一方面，也幫助人們了解哪些基因突變會帶來疾病，從而進行預防和治療。