斑马鱼早期发育过程中神经网络的结构演化

神经网络的空间架构是神经系统功能的基础，然而关于其早期建立过程的动态活体证据仍然稀少。在此，我们利用转基因斑马鱼的长时程共聚焦活细胞成像，在单细胞分辨率下解析了跨越脑、卵黄囊和脊髓的神经网络发育。我们揭示，反复的轴突生长锥分叉是网络节点形成的基本细胞机制。尽管发育起源不同，三个区域中的网络均表现出高度保守的动力学，严格遵循 Strahler 层级排序和 Hack 幂律标度。定量拓扑分析显示，随着发育推进，节点数和聚类系数增加，而网络密度下降。这反映了一种在功能高效与低布线成本之间取得平衡的结构优化策略。这些发现表明，物理与几何约束结合简单的局部规则，驱动了复杂神经网络的自组织，为人工网络设计提供了有价值的原理。

中文由 AI 翻译，仅供参考，以原文为准。