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清大生物科技所教授江安世領導的研究團隊,以超高解析度、3D立體互動的方式,建立果蠅全腦神經網路與部分嗅覺圖譜,有助於神經科學家了解大腦如何感知周遭環境及學習記憶的關係。這篇研究登上頂尖學術期刊「細胞(Cell)」上,成為第一篇登上該期刊的台灣本土研究成果。

江安世的團隊,在國科會與教育部補助之下層層分析解讀果蠅神經網路,先將果蠅的腦部切片,然後一層層以電子顯微鏡拍照,再利用影像處理技術將照片重疊做成立體3D圖形,甚至製作成虛擬實境,讓研究人員了解神經之間連結情形,領先國外研究團隊一年以上。

不但如此,江安世表示,研究團隊也發現味道分子與果蠅觸角葉的細胞接觸後(第一層),信號會傳到後方的嗅覺小球(第二層),並且過濾雜訊、強化訊號,再傳至有如中央處理器的蕈狀體(第三層)中,進行分析判斷;最後才傳至腦部更高層位置,做出躲避、靠近等反應。

江安世進一步解釋說,這就好比坐在冷氣房裡上課,所有聲音通通傳進耳朵,但是學生因為專注聽講,因此過濾掉冷氣機轟轟聲,只聽到老師的說明一樣,神經網路會篩選判斷重要的情報。這個過程將有助於了解大腦如何感知周遭環境與學習記憶。

一九九一年國外有學者單單將果蠅嗅覺神經網路解讀出第一層時,就獲得二○○四年的諾貝爾生醫獎,而江安世團隊更找出第二、三層,學術意義非常重大。未來若能建立完整的圖譜,將可以協助治療人類腦部疾病研發,例如嗅覺障礙者,將可以利用訊號刺激神經,產生有如直接聞到的感覺。

果蠅基因表現與人相似

為何選擇果蠅,江安世說,果蠅的腦細胞僅有十三萬顆,不如人類的四十一億複雜,但是很多疾病、基因表現都很類似,甚至果蠅也會出現同性戀行為;加上果蠅研究從一九六○年代就開始,累積的學術資料非常豐富,因此後續研究多選擇果蠅進行。
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