研究人员绘制了果蝇控制翅膀和腿部运动的神经网络图

华盛顿大学和哈佛医学院的科学家与ESRF合作，发现了协调果蝇腿部和翅膀运动的神经回路。这可以更好地理解神经系统是如何感知和控制身体的。研究结果发表在《自然》杂志上

神经系统的主要功能之一是协调身体的运动。为了了解大脑是如何控制适应性运动行为的，科学家们长期以来一直在试图破解肌肉的神经回路图

现在研究人员已经将果蝇神经索的神经元与控制腿和翅膀的肌肉连接起来，果蝇神经索类似于脊椎动物的脊髓。这揭示了苍蝇是如何感知和控制腿和翅膀的运动的。虽然以前已经绘制过小动物的连接体，但这是科学家首次发现四肢动物运动电路的突触级接线图

为什么是果蝇？黑腹果蝇有一个紧凑的神经系统，拥有复杂的遗传工具，并在个体中识别出具有定型功能的神经元

华盛顿大学研究员、该出版物的通讯作者John Tuthill解释道：“尽管他们的神经系统很小，但他们在运动控制方面，包括走路和飞行，都非常熟练。”。事实上，每只苍蝇的腿只由70个运动神经元控制（相比之下，猫的小腿肌肉只有600个），每只翅膀只由29个运动神经元来控制

苍蝇翅膀上有专门的肌肉来提供动力和操纵。这些翅膀肌肉连接到不同的身体部位：力量肌肉连接到胸部，转向肌肉连接到翅膀铰链

研究小组现在已经确定了苍蝇脊髓中的哪些运动前神经元，即腹侧神经脊髓（VNC），协调控制腿和翅膀的运动神经元。为了实现这一点，他们使用了几种技术：电子显微镜、稀疏基因标记和ESRF的X射线全息纳米断层扫描（XNH）

电子显微镜显示腹侧神经索网络，有4500万个突触和14600个神经元细胞体。他们在ESRF使用X射线全息纳米断层扫描将这些数据与腿部和翅膀运动神经元的图谱配对

哈佛大学首席研究员、通讯作者之一Wei Chung Lee表示：“用X射线全息纳米断层扫描将运动神经元映射到肌肉，对于从运动神经元功能的角度解释运动前网络组织至关重要。”

他补充道，“ESRF ID16A是目前世界上唯一一条结合成像视场和分辨率以如此规模密集重建神经元布线的光束线。”

在过去几年中，由ESRF科学家Alexandra Pacureanu领导的团队一直在ESRF开发X射线全息纳米断层扫描，以应对连接组学领域带来的具体挑战

“使用X射线的连接组学是ESRF出现的一个非常新的领域……今天，我们已经提高了该技术的空间分辨率和可扩展性，从而能够研究有意义的神经回路，”她说。她补充道，“与神经科学家的合作对于利用X射线显微镜推动了解神经系统功能的前沿至关重要。”

未来的工作包括识别个体、性别、过度发育、跨物种以及对损伤或疾病的反应中神经元网络连接的差异