一只雄性果蝇的大脑既美丽又复杂——科学家们首次成功比较了雄性和雌性果蝇大脑的精细结构，识别出他们认为可以解释雄性攻击性、求偶行为以及唱情歌的差异。

剑桥的科学家们绘制了雄性果蝇大脑中所有1.24亿个神经细胞连接，而两年前他们已对雌性果蝇完成了同样的工作。

研究团队明确表示，这项研究不会解释男女之间的差异，因为我们的行为要复杂得多。

但这项研究可以帮助科学家更好地理解人类行为，以及基因差异影响大脑线路的疾病，如自闭症和精神分裂症。

共同领导这项研究的医学研究理事会分子生物学实验室和剑桥大学的格雷戈里·杰弗里斯教授告诉BBC新闻，这一突破是“神经科学中一个真正重要的新途径”，并将其比作发明了一台强大的新型望远镜，增进了我们对宇宙的理解。

“我们头脑中有这些神奇的东西，让我们能够做出令人难以置信的事情，比如演奏奏鸣曲或解决科学问题。而这一进展可能有助于我们理解这些系统是如何运作的。”

这张地图是通过将果蝇大脑切成66片，每片经过多轮扫描成像而制成的。

果蝇的大脑既美丽又令人难以置信。它只有针头大小，但在许多方面比超级计算机更高效，并且能胜过最聪明的人工智能。

杰弗里斯的团队和合作者辛苦地分析了雄性果蝇的每一个神经细胞、每一条线路和每一个连接。他们将其组合成大脑和神经索的3D地图，并与早先的雌性地图进行了比较。

他们发现，雄性和雌性果蝇大脑中约有95%的细胞是相同的。但根据今天发表在《细胞》杂志上的科学论文的联合第一作者伊莎贝拉·贝克特博士的说法，剩下的5%足以驱动相当不同的行为。

“我们预料到会发现差异，我们确实发现了，我们对所得到的结果感到兴奋，”她说。他们发现的微小差异可能导致行为上的巨大变化。

例如，在求偶中，雄性会跟踪移动的雌性。研究人员已经识别出与该特征相关的大脑回路，并发现了线路中的关键差异。雄性有额外的部分，应该能增强其视觉跟踪能力。

与攻击性相关的回路差异更大。雄性更常打斗，因此与这种行为相关的线路比雌性多得多。然后，还有情歌回路。

雄性通过发出声音来向雌性求爱。它们拥有仅属于它们自己的线路来产生这种声音。根据该研究的合著者菲利普·施莱格尔博士的说法，这个回路必须恰到好处，否则可怜的雄性可能会面临可怕的后果。

“求偶还包括向雌性唱歌，”他告诉我。“声音是通过振动翅膀产生一首非常特定的歌曲。

“如果雌性喜欢，她会允许他靠近；如果她不喜欢，或者当时不接受，她基本上会拒绝他，这可能是踢在脸上。”

果蝇雄性和雌性线路之间的这三个差异由两个关键基因驱动。研究人员多年来已经知道这些基因，以及它们如何与这些行为中的每一种相关联。他们从未能够看到的是中间的部分。现在，他们第一次能够看到这些基因产生的实际线路。

这项研究的主要目的不是发现雄性和雌性果蝇之间的差异，当然也不是为某些所谓的男女行为差异寻找神经学解释。

根据贝克特的说法，比较两个在线路方面存在一些微小差异、且与已知的重大行为差异相关的大脑，使科学家能够清楚地看到所有行为背后大脑线路变化所依据的原理。

“你只有一个自变量，即性别，然后你可以看到有什么不同。这是科学家的梦想。”

这些差异使科学家在理解生物学中最大的问题之一——基因如何影响行为——方面迈出了一大步。

科学家们几十年前就知道基因确实影响行为，但对它们究竟如何施加影响知之甚少。根据杰弗里斯博士的说法，答案在于基因如何塑造大脑线路，以及该线路如何影响行为。

“果蝇大脑的比较给了我们一个非常好的抓手，”他告诉BBC新闻。

“人类有一些行为模式似乎有很强的遗传基础。例如，现在有许多与精神分裂症和自闭症谱系障碍相关的基因变异，我们并不真正理解。”

两年前完成的雌性果蝇大脑内部线路图。他补充说，这项研究还可能应用于改进人工智能和增强计算机系统。

“要拥有像我们大脑一样高效的人工智能，可能需要更多的生物学灵感。而可能重要的灵感实际上是真实的生物线路图。

“有人一直在将果蝇大脑置于人工网络中间，试图看看它是否有助于帮助、学习和控制人工系统。”

其他科学合作者来自HHMI贾尼利亚研究园区（由格里·鲁宾教授领导）、剑桥大学果蝇连接组学小组、谷歌研究和尚帕利莫基金会。