本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。
我們的大腦由數百萬個神經元構成。非常多。很多。我們科學家花費大量時間研究這些神經元，它們如何單獨運作，以及它們如何對外來刺激做出反應。
但是神經元不能單獨運作。神經元的獨特之處在於其攜帶電訊號並將化學訊號傳遞給其他神經元的能力。神經元的功能不在於神經元本身，而在於它們之間的連線。這個由數十億連線組成的極其複雜的網路被稱為連線組。
如果我們知道人類的連線組，我們對大腦的瞭解將比現在多得多。我們正在一點一點地學習它，但是由於連線的數量如此龐大，現在要檢查每一個可能的連線實在太多了。目前，確保以細緻的細節獲得每一個連線的唯一方法是使用電子顯微鏡來觀察突觸，即神經元之間的連線。突觸小器官（例如充滿神經遞質的囊泡）的濃度可以告訴你每個連線的位置。但是電子顯微鏡一次只能觀察非常小的區域，這使得連線組的繪製成為一項極其艱鉅的任務。
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這就是蠕蟲的用武之地。
Jarrell 等人。“決策神經網路的連線組” 《科學》，2012年。
秀麗隱杆線蟲，確切地說是。這種線蟲是基礎研究的寵兒，並且有充分的理由。秀麗隱杆線蟲非常簡單，全身只有302個神經元。好吧，302個，或者383個。秀麗隱杆線蟲有兩種，雌雄同體和雄性（沒有雌性）。雄性與雌雄同體交配。但這意味著雄性秀麗隱杆線蟲與雌雄同體秀麗隱杆線蟲略有不同。雖然雌雄同體有302個神經元，但雄性有383個。而且其中大部分似乎都致力於一系列複雜的、以交配為特徵的行為。
秀麗隱杆線蟲雌雄同體的連線組已被繪製出來，但雄性的連線組尚未繪製。直到現在。本研究的作者，在阿爾伯特·愛因斯坦醫學院進行的研究，著眼於秀麗隱杆線蟲雄性的連線組，重點關注線蟲的後半部分，即控制交配行為的迴路。
秀麗隱杆線蟲的交配比您可能認為的要複雜。
在這裡您可以看到秀麗隱杆線蟲的交配系統。當雄性撞到雌雄同體時，它開始沿著潛在伴侶的身體尋找，尋找外陰。它沿著身體滑動，有時不得不掉頭再次搜尋。當它找到外陰時，它從肛門區域向外陰伸出一個探針。然後它插入交接刺，一個細長的空心刺，並用它將精子射入外陰。然後它撤退並逃脫。
（這是交配器官，您可以看到用於抓住的鉤子，以及左側帶有精子的交接刺）。
它們必須快速完成，因為雌雄同體通常不配合。畢竟，它們可以很好地自我受精，謝謝，它們還需要任何雄性做什麼？雌雄同體通常不合作或積極嘗試逃脫。因此，這一系列行為需要非常迅速地發生。
為了研究這是如何發生的，本研究的作者觀察了秀麗隱杆線蟲的後半部分。該區域有170個神經元（其中81個是雄性特有的）和64塊肌肉（其中40塊是雄性特有的）。170個神經元中的絕大多數（144個）終止於與交配直接相關的感覺器官。
透過結合電子顯微鏡和計算機程式設計（以檢視不同型別的連線並從中預測短距離或長距離通訊），作者能夠繪製出交配迴路的所有神經連線圖。
在這裡您可以看到在交配中必須控制的所有肌肉和性腺，以及神經元撞擊它們的位置，從而在該區域建立連線組的粗略地圖。頂部的面板（點選放大）顯示控制身體彎曲的大肌肉，當雄性沿著雌雄同體的身體搜尋時。第二個面板是控制洩殖腔（蠕蟲代替肛門的全功能出口孔）開啟以及釋放用於授精的交接刺的肌肉序列。中間的三個面板是響應模組，顯示神經元與肌肉的連線，這些肌肉響應雄性感知到的相對於雌雄同體的位置，以及他需要如何移動才能正確定位。最後的面板是授精模組，顯示神經元與授精肌肉和性腺之間的連線位置。
這就是連線的解剖結構。但是，如果不瞭解資訊的去向，連線的解剖結構就毫無意義。這就是該專案的計算部分發揮作用的地方，因為作者弄清楚了有多少連線去往何處，以及它們的強度或弱度。他們得出了這個結果：
這是透過網路的假設資訊流，顯示了突觸的數量以及它們的去向。它比這裡看到的還要複雜，這些連線建立了一系列前饋環路，以保持雄性的交配行為模式執行，直到它找到外陰，然後再前饋以將精子送入伴侶體內，並使這一切儘可能快地發生。
像這樣的連線組可以帶給我們的知識真的令人著迷。對類似連線組的進一步研究可以使我們更詳細地瞭解動物如何運作並執行看似複雜的運動，神經元如何促成交配過程中的多個步驟。不僅如此，瞭解最終的連線組意味著我們可以開始在發育過程中探索它，發現細胞如何變成特定的神經元，並建立高度特定的連線以實現最終功能。而這就是從蠕蟲性行為中可以收集到的大量資訊和可能性。
Jarrell TA, Wang Y, Bloniarz AE, Brittin CA, Xu M, Thomson JN, Albertson DG, Hall DH, & Emmons SW (2012)。決策神經網路的連線組。《科學》（紐約，N.Y.），337 (6093), 437-44 PMID: 22837521
注：我編輯了這篇文章，添加了作者的機構並糾正了關於交配的一個觀點。即，關於存在用於抓住雌性的“鉤子”的說法。鉤子確實存在，但我被告知它們的用途尚未確定。