Cell 重磅 | 16.67万个神经元决定“吃或不吃”！首张动物味觉全链路图谱绘成，AI立了大功

吃下的每一口食物，在真正被身体吸收利用之前，味觉就已经充当起第一道关键安检关卡，短短零点几秒内就完成判断：是吞咽接纳，还是直接拒绝远离，这套感知系统直接关系动物的生存存亡。

来自尚帕利莫基金会（CF）的科研团队联合多家合作机构，如今首次在动物体内完整绘制出味觉系统的神经连接组，完整追踪信号从遍布全身的味觉感受神经元一路传导至调控摄食行为的运动神经元的全部通路，同时找到了一套特殊神经线路，能够解释为何仅仅尝到味道、热量还未被机体吸收，身体就提前触发胰岛素这类预期性生理反应。

这项味觉连接组研究发表于 Cell 期刊，由欧洲尚帕利莫基金会牵头，联合欧美多家科研单位共同完成，研究依托一套全新的成年雄性果蝇完整中枢神经系统连接组数据集，这份数据集完整覆盖果蝇大脑与腹神经索，包含近 167000 个神经元，人工智能技术极大推动了如此大规模的神经重建工作。

这两项配套产出，帮助人类进一步揭开感官信号转化为实际行为的底层逻辑，同时也为理解昆虫味觉打开全新研究视角，昆虫味觉深刻影响着授粉效率、农业虫害爆发、蚊虫媒介病原体传播等诸多现实热点问题。

这项跨机构科研成果凝聚近二十年的研究积累，合作单位包括霍华德・休斯医学研究所 Janelia 研究园区、MRC 分子生物学实验室、剑桥大学，也代表着神经科学领域，把神经回路和动物行为直接关联研究的一座重要里程碑。

“我们第一次拿到拥有复杂解剖结构与丰富行为模式的成年动物完整中枢神经系统连接组。” 尚帕利莫基金会首席研究员 Carlos Ribeiro 谈到，他的课题组既参与中枢神经图谱构建，同时主导本次味觉专题研究。所谓连接组，就是一份完整的神经线路图纸，标记出各个神经元依靠突触（神经元之间传递信号的微小连接节点）形成的全部连接关系。

在此之前学界已经拥有雌性果蝇大脑的部分连接图谱，借助本次跨性别比对数据集，科研人员得以进一步探究雌雄个体神经布线差异，和两性行为分化之间的内在联系。

搭建这套完整图谱的过程中，研究团队对 166700 个雄性果蝇神经元逐一追踪归类，识别出超过 11000 种不同神经元细胞类型。昆虫的神经系统并不只有大脑，想要完整还原行为调控，就不能忽略腹神经索，它的功能相当于脊椎动物的脊髓。这份统一数据集完整保留大脑和腹神经索之间的神经纤维连接，因此能够追踪跨越脑‑神经索边界的长距离神经通路，这是过去碎片化图谱很难实现的。

整个重建流程依靠人工智能解析海量电镜成像数据，后续还要经过大量人工校对注释；分析工作还会推断神经元的功能属性，判断神经元发挥兴奋还是抑制作用，不止厘清 “哪些神经元互相连通”，还进一步解析 “信号传递会产生怎样的效应”。

Ribeiro 还提出，果蝇依靠数量有限的神经元，以极低能耗完成复杂的信息运算，这套生物架构能够为开发高能效人工智能系统带来设计启发，同时，本次积累的整套技术流程，也能够为小鼠乃至人类这类更加复杂物种的连接组研究，提供可参考的技术路线。

大众通常会默认味觉感知只发生在口腔内部，但果蝇的味觉系统完全打破这个固有认知，味觉感受神经元广泛分布在腿、翅膀、口器以及咽喉内壁，分布范围远比视觉、嗅觉感官更加宽泛，这也给完整测绘带来巨大挑战，在此之前还没有科研团队完成全部味觉神经元的系统性解析。

“对比视觉、嗅觉，味觉长期受到研究忽视，对应的神经回路图谱也十分匮乏。”Ribeiro 表示，可对生物来说，分辨食物可取还是有毒，直接关乎生死存亡；而解析昆虫味觉机制，也具备很强现实意义，蚊虫依靠味觉分辨寄主、害虫依靠味觉选择作物，相关研究可以为传染病防控、粮食安全领域提供新思路。

结合全新的雄性中枢神经连接组，搭配已公开的雌性果蝇大脑、雄性腹神经索参考图谱，Ribeiro 实验室联合剑桥大学、MRC 分子生物学实验室的合作者，完成果蝇全身所有味觉感受神经元的识别与分型，完整追踪味觉信号通往摄食、运动输出、内分泌释放、求偶社交行为的全套神经通路。

“我们希望完整走完从感官输入到行为输出的整条链条。” 论文共同第一作者、Ribeiro 实验室博士后 Ibrahim Tastekin 解释，味觉系统非常适合开展这类研究，味觉刺激和最终行为之间具备高度固化的硬连接逻辑：感知到有益的味道，动物就趋向进食；感知到厌恶的味道，则倾向回避，这样的特性便于我们直观观察感官输入如何转化为运动输出。

从海量神经连接数据当中，研究人员提炼出一套关键的神经组织运行原则：即便味觉感受神经元散布在身体各个部位，编码相同效价，也就是代表 “有益” 或者 “有害” 的味觉信号，会向脑内同一批下游回路汇聚整合。但信号汇聚并不会抹除味觉刺激的来源信息，举个例子，腿部感知到的诱人味道，会触发果蝇停下脚步、开始探查食物；而咽喉内部感知的味道，则专门调控吞咽动作。

正如 Tastekin 总结，这套神经系统会把价值取向一致的信号汇总处理，但同时保留味觉刺激位置的信息，以此产出适配场景的差异化行为应答。

进食并不是一个非黑即白的单一决定，而是一套环环相扣的连续行为序列。该论文另一位共同第一作者、Ribeiro 实验室研究技术员 Inês de Haan Vicente 介绍，果蝇想要进食，需要依次完成减速停止移动、伸展定位口器、感知食物品质、完成吞咽这一系列步骤。遍布身体不同位置的味觉感受器，就分布在这条行为链条的各个检查点，每一处都会评估当下信号，决定继续推进进食，或是终止整套行为。团队在研究中鉴定出全部 24 类摄食相关运动神经元，通过味觉连接组，厘清不同味觉输入分别对接进食序列中哪一个具体环节。

研究还发现一套反复出现的核心回路基序——去抑制通路。这套电路并不会直接激活摄食运动神经元，而是持续给进食行为加上一道 “神经刹车”，只有当足够强的正向味觉信号抵达时，才会解除抑制放开这道闸门，这套机制可以很大程度上规避误食有害物质。闸门解除之后，还有一条激活速度更慢的次级通路接续工作，维持后续持续进食。一快一慢两套通路相互配合，让果蝇的摄食行为同时兼顾筛选安全性和行为持续性。

这份神经图谱也揭开了身体的预判机制：味觉信号可以提前为生理代谢做好准备。咽喉位置部分味觉感受神经元，可以直接对接神经内分泌细胞以及合成胰岛素的神经元，从突触层面解释，为什么营养物质还没有被肠道吸收，味觉信号就已经启动激素应答。“感官信号会提前通知身体，食物即将进入体内。”Tastekin 介绍，人类同样存在这类由感官触发的预期性胰岛素反应，这套发现也能帮助我们理解生活里的一类现象，就像饮用无糖汽水，只有味觉刺激、实际没有热量摄入，依旧可能诱发胰岛素分泌，背后就存在类似的神经逻辑。

过去生成一张神经布线图本身就是科研终点，而如今完整连接组更多充当挖掘科学问题的起点。“它是一套产生科学假设的工具。”Vicente 打比方，如果想要研究味觉怎样调控运动行为，就可以直接在图谱数据库检索，找到味觉感受神经元下游对接的运动相关神经元，锁定需要干预的中间神经元，为后续功能实验指明方向。

借助这套资源，科研人员也能够更完整解析雌雄果蝇味觉处理的差异，比如雌蝇交配之后，会提升对蛋白质食物的食欲，用以保障产卵繁殖，这类性别特异性行为背后的回路，都可以依托这套图谱开展探究。正如 Ribeiro 所说，连接组真正的价值，是帮助研究者把行为学疑问，转化成可以在实验室验证的具体神经回路假说，如今完整布线图已经就位，下一步工作，便是阐明这套神经线路如何一步步驱动果蝇做出各类生存决策。

同时文章也客观指出，本研究绝大多数回路功能预测来自连接组数据分析，后续还需要大量基因操控与行为实验，进一步验证这些通路在活体动物体内的真实作用。

来源 | 生物谷

编辑 | VOX

参考文献：

Ibrahim Tastekin et al, The Complete Gustatory Connectome of Adult Drosophila Reveals How Taste Guides Feeding, Foraging, and Social Behavior, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.08.016.