「電子ショウジョウバエ」がマスク氏を警戒させた！その背後には、130,000 個のニューロンからなる脳全体のマップがあり、コンピューター上で実行できます。

脳科学研究がまた大きな前進を遂げました！

プリンストンの科学者らは最近、成体動物におけるコネクトームの全脳マップの作成に初めて成功したと発表した。

これには、雌のキイロショウジョウバエの脳から採取した注釈付きニューロン 130,000 個と、ニューロン間の数千万個の化学シナプスが含まれています。

大規模モデル研究テストポータル

GPT-4 機能研究ポータル (詳細/ブラウザーの警告が表示された場合は引き続きアクセス):
https://gpt4test.com

さらに重要なのは、データは完全にオープンであり、ワンクリックでクエリできることです。

Codex の Web サイトに関連情報を入力するだけで、各ニューロンの接続性、サイズ、神経伝達物質などの情報を一望できます。

直感的な 3D モデルが含まれています。

この研究が発表されると、大きな注目を集めました。

Nvidia AI サイエンティスト Fan Linxi (Jim Fan) が再投稿し、「いいね！」しました:

興味深いことに、このプリンストンの研究には、注意力、作業記憶、さらには基本的な意識に関する自然のアルゴリズムが埋め込まれています。

コネクトームをコンパイルされた実行可能バイナリと考えると、完全な脳シミュレーションからどの程度のソース コードを逆コンパイルできるでしょうか?

それだけでなく、ショウジョウバエの脳の構造も機械学習にとって重要なインスピレーションを与えてくれます。

すでに誰かがこのモデルをコンピュータ上で実行して、ショウジョウバエが触角を食べたりとかしたりするプロセスをシミュレートしています。

マスク氏もこの「電子ショウジョウバエ」に注目し、事態がおかしくなり始めていると感じた。

電子顕微鏡画像による描画

研究チームは、キイロショウジョウバエのメスの脳の完全なコネクトームマップを再構築しました。

従来のスライス法とは異なり、アトラス内の情報は主に電子顕微鏡写真から得られます。

これらの電子顕微鏡写真は、2018 年に Zheng 氏と Lauritzen 氏らが発表した FAFB (完全成体ハエ脳) データセットからのものです。

電子顕微鏡写真の解像度はタンパク質分子をはっきりと見ることができ、コンピュータ分析後に関連情報を得ることができます。

ショウジョウバエの脳は、大きさがわずか 0.1 mm ですが、哺乳類よりも高密度の数億のシナプスを持っています。

ショウジョウバエの脳の神経は、9 つ​​の主要カテゴリ、31 のサブカテゴリ、および 78 の領域に分類されます。

これら 9 つのカテゴリは、情報の流れの方向に応じてニューロンを 3 つの部分に分けることに基づいてさらに分類されます。

光学顕微鏡下で神経構造と比較することにより、チームが確立したモデルの精度が最初に検証されました。

さらに、数値計算と手作業による抜き取り検査の結果も、モデルが正確であることを証明しています。

さらに、統計解析により、神経細胞間の神経伝達物質の組成も高精度に予測しました。

研究チームはまた、ハエの目の神経回路を分析し、入力ニューロンから出力ニューロンまでの情報の流れを追跡した。

入力ニューロンと出力ニューロンの数が神経系に占める割合は小さいですが、それらは脳と外界の間の架け橋です。

その際、チームはシード ニューロンからの情報の流れを分析する確率モデルを使用しました。

研究チームは各シードニューロンを横断し、神経中枢から遠心性神経までの情報の伝達を測定した。

トラバーサル中の情報転送によって移動した距離はソートされ、正規化されます。

このプロセスは、研究者がさまざまな種類の入ってくる情報がどのように対応する神経中枢に伝達されるかを決定するのに役立ち、結果は予想どおりでした。

作るのに4年かかった

注目に値するのは、研究者らがショウジョウバエ成虫の完全な脳データ（FAFB）から成虫のショウジョウバエの脳マップを完全に構築するまでに、合計 194 週間、つまり約 4 年かかったということです。

この背景には、 FlyWireと呼ばれるプロジェクトが200 人を超えるコミュニティ メンバーの貢献によってサポートされています。

公式ウェブサイトの情報によると、FlyWire はショウジョウバエの脳全体のコネクトームの再構築を目的とした人間と AI の共同プロジェクトです。具体的には、FlyWire は、神経生物学者、コンピューター科学者、校正者のコミュニティを持つプリンストン大学の Mala Murthy 氏と Sebastian Seung 氏の研究室で作成されました。

ニューロンの接続を脳の機能に結び付けることで、脳がどのように機能するかについての理解が大幅に進む可能性があります。

参考文献

[1]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.27.546656v1.full.pdf
[2]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.27.546055v1.full.pdf
[3]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.02.539144v1.full.pdf

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