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求偶环路：雄蝇大脑里的油门与刹车

基于 2026 年最新的雄果蝇完整中枢连接组仿真。关掉一个神经元类型，看求偶歌变强还是变弱，找出藏在环路里的油门与刹车。

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作品简介与玩法

《求偶环路》把一次真实的果蝇连接组仿真做成四关侦探游戏。雄果蝇碰到雌蝇时会振翅“唱”求偶歌，这个动作由下行神经元 pIP10 驱动。玩家先比较“触碰雌蝇”和“激活 pC1 求偶枢纽”两种输入，再用有限的静默次数找出环路里的油门与刹车，最后切换雌雄视角，看性别特有神经元如何决定这条通路。

鼠标或触屏点击操作，键盘可用 Tab 选择、Enter 或空格确认。声音默认关闭。

依据：fly-brain/README.md、fly-brain/game.js。

制作工具与技术栈

  • 数据：Janelia 公开的雄性完整中枢连接组（Berg 等，Cell 2026，CC-BY 4.0），从 Google Cloud 直接下载 feather 表格，无需登录。
  • 仿真：Shiu 等（Nature 2024）开源的全脑漏积分发放（LIF）模型，Python + Brian2，在 Mac 本地运行。
  • 分析与编排：Claude Code 负责下载数据、改写模型输入、校准参数、跑筛选实验与整理结果。
  • 游戏开发：Codex CLI 根据实验数据编写游戏；Claude Code 试玩、补全数据与接入栏目。
  • 游戏本体：原生 JavaScript ES 模块 + CSS，无构建步骤、无外部资源；Web Audio 合成翅振声；Node.js 内置测试。

制作步骤

这是本作品真实的制作过程。

  1. 先在雌性全脑上跑通方法。用 FlyWire 雌性大脑复现 Shiu 模型：激活 21 个糖味神经元，进食运动神经元 MN9 放电 83.8 Hz；再逐个静默下游神经元，找到一个抑制性“刹车”。
  2. 换到最新的雄性中枢数据。下载神经元标注、神经递质预测与 1.1 GB 连接权重，保留 165,122 个已追踪神经元；GABA 与谷氨酸能神经元设为抑制性，转换成模型需要的连接表。
  3. 发现参数不能照搬。沿用雌性脑的突触强度 0.275 mV 时，任何刺激都会带动约 2.1 万个神经元。扫描 0.2 / 0.15 / 0.1 / 0.07 mV 后选定 0.1 mV：激活 pC1 招募 1,383 个神经元，其中 42% 为性二态，pIP10 仍为 105.4 Hz；激活腿部 ppk23 时 pIP10 为 0。
  4. 做静默筛选。持续激活 126 个雄性特有 pC1，按细胞类型（左右两侧一起）静默最活跃的 40 类，每类 5 次。AVLP717m 静默后 pIP10 降 37%（油门），AVLP710m 静默后升 18.9%（刹车），其余多数在 ±3% 以内。
  5. 把结果交给 Codex 做游戏。需求里给出全部真实数值、四关设计与“标注为模型预测”的要求。
  6. 试玩与数据补全。逐关点击验证目标能否达成；Codex 起初拿不到冗余节点的逐项数值，按 0% 示意，后改为筛选 CSV 中的实测百分比，并附上原始数据文件。
# 游戏本地运行
cd fly-brain && python3 -m http.server 8000
# 运行测试
npm test

关键实现要点

  • 浏览器不跑全脑仿真。model.js 用乘法速率模型复现实验结果：pIP10 = 105.4 × ∏(1 + 静默变化百分比 / 100)，下限为 0；pC1 未激活时恒为 0。
  • AVLP717m 与 AVLP710m 的系数直接用 66.4 / 105.4 和 125.3 / 105.4 校准，保证单独静默时与仿真数值一致。
  • 关卡目标写成可测试的纯函数：第二关需静默 AVLP717m 且低于 75 Hz，第三关需静默 AVLP710m 且高于 120 Hz。
  • 雌性视角是单独的示意分支，直接隐藏雄性特有节点，不冒充雌性仿真。
  • data/ 目录附带 40 类静默筛选与参数校准的原始 CSV，页面上的每个数字都能追溯。

依据：fly-brain/model.js、fly-brain/tests/model.test.js、fly-brain/data/。

局限说明

  • 所有结论都是连接组模型的预测，没有湿实验验证。模型只用布线和统一的神经元参数，不含神经调质、电突触和可塑性。
  • 每类神经元只跑了 5 次，±3% 以内的差异属于噪声。
  • 突触强度 0.1 mV 是按招募规模挑选的，换一个值，排名靠后的节点可能变化。
  • 多个节点同时静默时按乘法相乘，这是假设，没有实际仿真联合静默。
  • 雌性视角只根据论文的性别二态标注做示意，不是雌性全脑模拟。

给 AI 的需求示例

下面是本作品委托 Codex 时需求的精简版。

做一个单文件夹静态网页游戏，原生 JS + Canvas，无外部资源，中文界面。
主题：雄果蝇求偶环路的油门与刹车。
真实数据（本地仿真结果，页面上标注为模型预测）：
- 激活 pC1 → pIP10 105.4 Hz；激活 ppk23 → 0 Hz
- 静默 AVLP717m → 66.4 Hz（油门）；静默 AVLP710m → 125.3 Hz（刹车）
四关：触碰不等于求爱 / 找到油门 / 找到刹车 / 雌雄对比。
加“真实科学”面板、README 和 node --test 测试。

小练习

打开 data/pc1_pip10_screen.csv，找出影响排第三的神经元类型 DNp13（−4.3%）。把它的数值和噪声范围比一比，写一句话判断：它值得在游戏里当成第二个“油门”吗？再在 model.js 里试着静默 AVLP717m 和 DNp13 两个节点，算一算歌声会降到多少 Hz。

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