Network structure governs Drosophila brain functionality

doi:10.1016/j.fmre.2025.01.017

Network structure governs Drosophila brain functionality

2025-02-27

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DOI：10.1016/j.fmre.2025.01.017

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智能如何在生物体中涌现是神经科学中的一个基本但尚未完全解答的问题。为应对这一挑战，我们利用了目前可用的最大成年果蝇连接组数据集，并构建了一个综合的计算框架，使用简化的神经元激活机制来模拟连接组中观察到的激活行为。结果表明，即使采用基础的神经元激活机制，基于真实神经元网络结构的模型也能生成与实际大脑中观察到的激活模式惊人相似的激活模式。一个重要发现是，在各种神经元动态模型中，相同网络结构下的激活模式具有一致性。这一一致性结果表明，网络拓扑在神经信息处理中发挥着关键作用，但挑战了仅依赖神经元数量或复杂个体神经元动态的普遍观点。进一步分析表明，在网络层面视觉和嗅觉系统几乎完全分离。此外，我们发现网络距离而非空间距离是激活模式的主要决定因素，并且至少1‰的重连率就足以破坏先前观察到的激活模式。我们还观察到大脑半球之间存在协同效应：即使在单侧输入刺激下，两个半球的视觉相关神经元都被激活，突显了半球间通信的重要性。所有这些发现表明网络结构在神经激活中的关键作用，并为理解调控大脑功能的基本原理提供了新的见解。

Keyword:

Brain network

Network communication model

Drosophila connectome

Activation pattern

Network structure

Network structure governs Drosophila brain functionality

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