MaleCNS 是什么？第一张雄性果蝇全中枢神经接线图，和 FlyWire 差在哪
MaleCNS 是什么？第一张雄性果蝇全中枢神经接线图，和 FlyWire 差在哪
如果你最近看过「果蝇大脑玩游戏」一类的开源项目，会发现 9 月以后的新项目几乎都写着同一个名字：MaleCNS。
它是 Male Central Nervous System 的缩写：一只雄性果蝇的完整中枢神经系统接线图。先说结论：
- 它是第一张把大脑和腹神经索放在一起的果蝇接线图。 腹神经索相当于果蝇的脊髓，腿和翅膀的运动神经元都在这里。之前的 FlyWire 只有脑。
- 规模：166,700 个神经元，11,710 种神经元类型，全部人工校对并注释。
- 时间线：2025 年 10 月发布 v0.9，2026 年 6 月 8 日发布 v1.0，2026 年 9 月在 Cell 上发表论文。
- 许可证是 CC BY 4.0，署名即可商用；FlyWire 是 CC BY-NC 4.0，不能商用。
- 它和 FlyWire 是两套完全独立的工程：不同性别的果蝇、不同的电镜、不同的 AI 分割方法。
- 雌雄果蝇的大脑，绝大部分是一样的。 论文发现两性差异只出现在少数细胞类型，而且集中在高级脑中枢。
MaleCNS 和 FlyWire 对照
MaleCNS 由 Janelia 研究所的 FlyEM 团队、剑桥大学动物学系、英国 MRC 分子生物学实验室和 Google Research 合作完成。下面的数字来自它的论文（Cell 2026 与 bioRxiv 预印本）和 FlyWire 的两篇原始论文：
| FlyWire（FAFB） | MaleCNS | |
|---|---|---|
| 果蝇 | 一只雌蝇 | 一只雄蝇 |
| 覆盖范围 | 大脑（含视叶） | 大脑 + 视叶 + 腹神经索 |
| 电镜 | 连续超薄切片透射电镜 | 增强型聚焦离子束扫描电镜（eFIB-SEM） |
| 切法 | 7,062 片，每片 35～40 nm | 先用「热刀」切成 20 µm 厚的厚片，再在电镜里逐层磨削成像 |
| 体素 | 4 × 4 × 40 nm | 8 × 8 × 8 nm，三个方向一样细 |
| 成像 | 2 台定制电镜，约 16 个月 | 7 台电镜并行，13 个月，160 万亿体素 |
| 自动分割 | 普林斯顿的边界检测卷积网络 | Google 的洪水填充网络（FFN） |
| 神经元 | 139,255 | 166,700 |
| 细胞类型 | 8,453 | 11,710 |
| 人工校对 | 约 33 人年，科研社区 + 专业团队 + 公民科学家 | 约 44 人年，29 名专业校对员做了 3 年 |
| 突触 | 约 1.3 亿个（已校对神经元之间 5,450 万） | 4,600 万个突触前位点，连接着 3.12 亿个突触后位点 |
| 许可证 | CC BY-NC 4.0（不可商用） | CC BY 4.0（可商用） |
两点值得展开：
一、成像思路完全相反。 FlyWire 是先把脑切成几千片极薄的切片，再逐片拍；MaleCNS 是只切成几十块 20 微米厚的「厚片」，然后在聚焦离子束电镜里一边用离子束磨掉表面薄薄一层、一边拍下新露出的表面。后者三个方向的分辨率都是 8 纳米，图像更规整，但每台机器很慢，所以用了 7 台同时拍。腹神经索就切成了 31 块厚片。
二、突触的数法不一样。 果蝇的突触常常是「一对多」：一个突触前位点同时连着好几个下游神经元的突触后位点。MaleCNS 论文报的是 4,600 万个突触前位点对应 3.12 亿个突触后位点；而 FlyWire 的「5,450 万个突触」，是把每一对「突触前—突触后」各算一个。所以这两个数字不能直接比大小。社区项目 README 里常见的「2,500 多万条连接」，指的又是有连接的神经元对数——口径的坑，我在社区项目盘点里专门列过一张表。
为什么腹神经索这么重要
FlyWire 再完整，也只到脖子为止。大脑做出的「往左转」「起飞」决定，要经过约 1,300 个下行神经元传到腹神经索，再由那里的回路和运动神经元变成腿和翅膀的动作。没有腹神经索，这一段只能靠人来补。
这正是 2026 年 3 月 Eon Systems「上传果蝇」演示的软肋。他们自己承认：「我们没法追踪真正的运动神经元，因为身体没有被扫描。」所以只能读几个下行神经元，再交给身体模型里训练好的控制器去走路（详见果蝇大脑真的被上传了吗）。
MaleCNS 把这一段补上了。论文用它从头到尾追踪了「从感觉神经元到运动神经元」的完整通路，还发现脖子这个连接口（颈部连接索）是一个关键瓶颈：下行神经元限制了从脑到腹神经索的信息量，上行神经元限制了反方向的信息量，而且它们不只是传话，还会把信息整合之后再传。
社区已经开始用了。Mac 桌面宠物 DesktopFly 从 MaleCNS 里抽了 1,045 个神经元的腿部运动回路，包括 220 个真实的腿部运动神经元，让模拟出来的运动神经元放电直接驱动关节——这在只有 FlyWire 的时候是做不到的。
雄蝇和雌蝇的大脑差在哪
这是 MaleCNS 论文的主题，也是第一次在突触分辨率上对比雌雄两只完整的大脑。
论文的结论（Cell 2026）：在可以对比的细胞类型里，8,069 种两性相同，138 种两性异形（两性都有但长得或连得不一样），289 种雄性特有，71 种雌性特有。差异集中在高级脑中枢，感觉和运动的外周基本相同。在高级中枢里，雄性特有的连接聚成几个「热点」，由雄性特有的神经元或分支构成；异形神经元会在两性之间改变信息的去向。
一个典型例子是 P1 神经元：一群雄性特有的神经元，表达 doublesex（部分也表达 fruitless）这两个决定性别的转录因子，能促发求偶歌和攻击行为。
我自己按脑区重算了一遍。 FlyWire 官方注释表（flyconnectome/flywire_annotations，2026-09-29 版）里，已经按 MaleCNS 的比对结果给雌蝇的每个神经元标上了「两性相同 / 两性异形 / 雌性特有」。我把它按脑区汇总：
| 脑区 | 神经元数 | 非「两性相同」 | 比例 |
|---|---|---|---|
| 下行神经元（脑 → 身体） | 1,303 | 109 | 8.37% |
| 中央脑 | 32,383 | 731 | 2.26% |
| 上行神经元（身体 → 脑） | 1,750 | 37 | 2.11% |
| 运动神经元 | 110 | 2 | 1.82% |
| 视叶 | 77,541 | 287 | 0.37% |
| 感觉神经元 | 16,907 | 6 | 0.04% |
| 全脑 | 139,248 | 1,176 | 0.84% |
（「非两性相同」包括注释表里的「两性异形」「雌性特有」以及标了「可能」的两类。）
两个发现：
- 99% 以上的神经元，雌雄是一样的。 感觉神经元几乎完全相同（16,907 个里只有 6 个），符合论文「外周基本相同」的结论。
- 比例最高的不是中央脑，而是下行神经元。 每 12 个下行神经元里就有 1 个存在性别差异。从直觉上说也合理：同样的感觉输入，雄蝇会去求偶、雌蝇会去产卵，差别最终要落在「发给身体的指令」上。这一点论文摘要里没有单独强调，是我从注释表里算出来的，属于描述性统计，不代表因果。
另外，注释表里标了 3,308 个神经元表达 fruitless 或 doublesex，占雌蝇脑的 2.4%。
怎么获取和使用
- 官网：male-cns.janelia.org，可以下载图像、注释、突触、神经元骨架等数据，也有在线工具浏览细胞类型和雌雄差异目录。
- 查询：通过 neuPrint（neuprint.janelia.org，数据集 male-cns:v1.0）在网页上或用程序查询连接关系。
- 许可证：CC BY 4.0，使用时注明出处即可，包括商用。
- 版本：v0.9（2025-10-05）首次发布；v1.0（2026-06-08）只做了少量校对修改和注释完善，所以基于 v0.9 的结果大体仍然有效。
如果你想跑全脑模拟：官方的 Shiu 2024 全脑 LIF 模型是基于 FlyWire 的，在普通电脑上就能跑（见果蝇大脑怎么下载）；社区里已有 DOOMFLY、fly-flappy、赛博果蝇等项目把同样的 LIF 思路搬到了 MaleCNS 上，详见社区项目盘点。
常见问题
MaleCNS、MANC、hemibrain、FlyWire 是什么关系？
都是果蝇的连接组，但覆盖范围不同。hemibrain（2020）是 Janelia 和 Google 做的部分中央脑；MANC 是雄性果蝇的腹神经索连接组；FlyWire（2024）是一只雌蝇的全脑；MaleCNS（2026）是一只雄蝇的大脑加腹神经索，第一次把整个中枢神经系统放进同一个数据集。
为什么各处写的神经元数量不一样？
预印本写的是 166,691 个，Cell 正式版是 166,700 个，有的项目写 165,122 个（只算标为已追踪的神经元）。差别来自版本和统计口径，量级都是 16.6 万左右。
有了 MaleCNS，FlyWire 还有用吗？
有。两只果蝇放在一起才能做雌雄对比，也能检验哪些连接在个体之间是稳定的。另外，目前大量现成的工具和模型（包括 Shiu 2024 的全脑模型）都建立在 FlyWire 上。
参考
- Berg, S. et al. 2026, Sexual dimorphism in the complete Drosophila male central nervous system connectome, Cell. doi:10.1016/j.cell.2026.08.015（预印本 bioRxiv doi:10.1101/2025.10.09.680999）
- MaleCNS 官网与发布说明：male-cns.janelia.org
- Dorkenwald et al. 2024, Neuronal wiring diagram of an adult brain, Nature. doi:10.1038/s41586-024-07558-y
- Zheng et al. 2018, A Complete Electron Microscopy Volume of the Brain of Adult Drosophila melanogaster, Cell. doi:10.1016/j.cell.2018.06.019
- FlyWire 官方注释：github.com/flyconnectome/flywire_annotations（commit a83b277，2026-09-29）
