发育中的大脑中，一根轴突面临着巨大挑战：需在数十亿神经元中精准找到唯一匹配的伙伴。人类大脑约含100万亿个突触，每个突触都是神经元在难以想象的复杂网络中成功定位精确匹配的结果。发育中的大脑如何实现如此精妙的精准度？一旦失败又将如何？
这一问题正是神经科学家吕成（Cheng Lyu）获奖研究的核心，他因此荣获2025年艾本德-科学神经生物学奖。吕成发表于10月30日《科学》杂志的获奖论文聚焦大脑发育过程中复杂神经回路的组装机制，揭示了自然界如何通过"降维策略"简化这项看似不可能的任务——该策略大幅缩小了连接神经元的搜索范围。
他的发现为理解大脑自我构建机制、错误连接如何导致疾病，以及进化如何随时间塑造新神经网络和功能提供了新视角。《科学》杂志高级编辑彼得·斯特恩表示：“这些发现阐明了神经元如何识别正确伙伴形成突触，为脑发育基础机制提供了宝贵见解。”
在某些神经组织中（如脊椎动物的分层视网膜），连接神经元通过分步流程简化搜索：先定位正确层级，再在该层级内找到匹配伙伴。但此类简化并非普遍适用。其他神经系统（如果蝇嗅觉网络）的组装更为复杂：约50种感觉神经元各自一对一连接50种伙伴神经元，在三维空间中形成完美匹配的回路。
实时追踪这些连接的形成极具挑战。大脑发育过程中，神经元快速改变基因表达，使标准遗传工具难以追踪。为克服此障碍，吕成及其团队开发了新框架，可在果蝇大脑发育全程持续标记并追踪单个神经元。
利用这些工具，研究人员发现果蝇复杂的三维配线在发育期会临时简化。最关键的神经元配对阶段发生在一个临时二维表面：此期间，感觉神经元轴突沿组织表面生长，而伙伴神经元的分支向外延伸与之对接——即使这些伙伴最终将迁移至大脑更深层。
更关键的是，吕成团队发现每种感觉神经元类型均遵循基因预设的表面路径，精确交汇于目标伙伴的分支处，这进一步大幅缩小神经元搜索范围。当实验中人为改变轴突路径时，伙伴神经元无法正确连接，凸显了这些生长轨迹在正常发育中的重要性。
但神经元如何从多个邻近候选者中识别特定伙伴？通过单细胞RNA测序和基因筛选，研究人员鉴定出介导神经元类型间吸引与排斥的关键表面蛋白。仅调控其中五种蛋白的组合，他们就成功重连神经元使其与新伙伴建立连接，实质上重写了大脑配线图。
这种改变不仅影响结构，更改变了行为。成像显示，重连后的神经元开始响应原本抑制雄性间求偶行为的果蝇信息素；而在这些果蝇中，该信息素却产生相反效果：雄性求偶行为显著增强。
吕成的研究揭示，相对有限的分子工具包决定了大脑中神经元的连接对象，调整这些连接既能重编程神经连接，也能改写其所控制的行为。艾本德集团企业公民与政府事务副总裁阿克塞尔·亚恩斯表示：“艾本德与《科学》杂志自2002年设立该奖项以来，持续表彰神经生物学领域的杰出贡献，祝贺本届获奖者及入围者。”
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