30 多年前，一个科学家团队煞费苦心地追踪了雌雄同体秀丽隐杆线虫体内 302 个神经细胞中每一个细胞之间的连接。但直到现在才有人着手为雄性线虫做同样的事情。
发表在《自然》杂志上的一张新图谱，代表了首次绘制出的雌雄动物的完整布线图。所谓的连接组显示了哪些神经元与其他神经元相连，以及它们控制的肌肉和其他功能，以及这些连接的强度。这种布线方案使研究人员能够更好地了解这些生物如何感知环境并对其做出反应。
罗切斯特大学副教授道格拉斯·波特曼说：“它在理解动物神经系统的整个结构方面提供了前所未有的完整性。”他没有参与这项研究，但为该研究撰写了一篇评论文章。
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波特曼说，这是一个 2.0 版本的连接组，与早期版本相比，它为理解更复杂的神经系统（例如我们自己的神经系统）提供了重要的基础。
该论文的资深作者斯科特·埃蒙斯说，一些新绘制的回路对人类行为具有直接影响。他说，许多与人类疾病（如精神分裂症和自闭症）相关的基因与决定蠕虫神经元连接的基因相同。“我们了解这些功能的任何信息都将有助于您猜测它可能在人脑中做什么，”他说。
早期的连接组于 1986 年发表，检查了每个突触——神经细胞之间的连接处。新图谱包括每个连接的物理位置以及给定网络链路强度的度量，正如波特曼在他的评论中写道，“就像潜伏在扫帚柜后面的蜘蛛网。”
这项新工作重新检查了雌雄同体的布线图，还发现了雌雄之间的显着差异，包括与生殖没有直接关系的 behavioral circuits。艾伯特·爱因斯坦医学院遗传学和神经科学教授埃蒙斯说，秀丽隐杆线虫“雌性”是雌雄同体，能够产生足够的精子自行繁殖 300 个后代。但它们也与该物种的雄性繁殖——在其中它们扮演雌性的角色。为了让雄性传递它们的遗传密码，它们需要一些额外的硬连线来寻找配偶并进行授精。埃蒙斯说，目前尚不清楚为什么连接方面存在如此多的性别差异，显然超出了生殖功能。
雌雄同体有 302 个神经元，连接到 132 块肌肉和 26 个其他部位，例如肠道、性腺和皮肤。研究发现，相比之下，雄性秀丽隐杆线虫有 385 个神经元，连接到 155 块肌肉和 39 个其他位置。
早期的研究人员检查了雌雄同体，但这项工作非常艰巨，以至于实验室没有继续研究雄性，尽管它已经对雌雄都进行了成像。1999 年，埃蒙斯认为，拥有雌雄两种性别的布线图将很有用，但直到 2012 年，他才发表了对雄性尾部的详细检查报告，该区域与雌性尾部的差异最大。在新论文中，埃蒙斯和他的同事完成了整个雄性的图谱，并重做了雌性版本，以确保图谱具有可比性。
印第安纳大学心理学和脑科学系教授奥拉夫·斯波恩斯说，虽然这项新努力并非完美，并且仍然缺少关于特定连接重要性的信息，但它仍然值得付出努力。斯波恩斯没有参与这项工作。他说，要了解神经系统如何工作，就需要弄清楚该系统的各个要素是如何连接的，“真的不可能有其他方法”。他指出：“我真的很难想象，如果没有现在为秀丽隐杆线虫提供的这组基本数据集，我们如何才能完整地了解大脑和行为如何相互作用。”
埃蒙斯说，虽然自早期研究以来技术显然已经进步，但这项工作仍然无法自动化。每个神经元上的每个弯曲和凸起都必须由某人点击鼠标来记录。然后，该软件会绘制每个神经元及其连接的图谱，从而使任务的这一部分变得容易得多。
但也许这项努力的最大信息是，一个适度的连接组可能有多么复杂。“与其他动物相比，蠕虫在细胞数量级别上可能很简单，但在其行为方面却并不简单，”埃蒙斯说。“它具有学习能力，它具有记忆力，它具有恐惧感，它可以学习捕食者的存在并逃离它们，它可以导航到食物，它可以找到异性，一旦遇到异性，它就知道如何与它交配。”
加州理工学院帕萨迪纳分校的生物学教授保罗·斯特恩伯格说，这种复杂性令人感到谦卑。斯特恩伯格曾是埃蒙斯的博士后，他审阅了这篇论文，但没有参与撰写。他说：“即使我们要花 50 多年的时间，甚至更久，才能获得关于我们自身的信息，那也是值得的。”连接组永远无法回答我们所有关于大脑如何运作的问题，但它是答案的一部分，斯特恩伯格说。
斯特恩伯格说：“如果蠕虫可以用如此少的神经元做这么多事情，而我们拥有的神经元数量级更多，那么我们就太了不起了。”