Первая карта каждого нейрона в мозге взрослой плодовой мушки
Международная коллаборация ученых, FlyWire Consortium, впервые создала полную схему соединений (коннектом) мозга взрослого животного, способного ходить и видеть. Речь идет о мозге плодовой мушки Drosophila melanogaster, содержащем 139 255 нейронов и около 50 миллионов связей между ними.
Ключевые достижения:
- Первый в своем роде: Это первая полная карта мозга взрослого животного. Ранее были составлены коннектомы для мозга личинки дрозофилы (3 016 нейронов) и нематоды (302 нейрона).
- Открытый доступ: Полная база данных находится в свободном доступе для всех исследователей.
- Масштаб работы: Анализ более 100 терабайт данных электронной микроскопии (срезы мозга толщиной 40 нанометров) потребовал около 33 человеко-лет ручной проверки (proofreading) силами 287 ученых из 76 лабораторий и волонтеров.
- Роль ИИ: Без алгоритмов искусственного интеллекта для идентификации нейронов и связей такая реконструкция была бы невозможна вручную.
Научные выводы:
- Мозги — не снежинки: Сравнение с предыдущими картами отдельных областей показало высокую степень сходства в строении мозга у разных особей. Мозг не является уникальной структурой для каждой особи.
- Индивидуальные вариации: Около 0,5% нейронов демонстрируют индивидуальные различия в развитии, которые могут приводить к "неправильной" проводке. Это важное направление для изучения связи с индивидуальностью или нарушениями.
- Функциональная аннотация: Это первый целостный коннектом, где для каждого из десятков миллионов синапсов предсказан тип передачи сигнала — возбуждающий (excitatory) или тормозной (inhibitory). Это критически важно для создания цифровых симуляций работы мозга.
- Детализация: Ученые классифицировали более 8 000 типов клеток в мозге, что позволяет целенаправленно изучать конкретные системы (например, зрения или движения).
Значение и перспективы:
Исследователи рассматривают эту работу как ключевой шаг к картированию более сложных мозгов, например, мышиного. Карта мозга дрозофилы — фундаментальный инструмент для понимания того, как нейронные цепи управляют сложным поведением (полет, навигация, ухаживание) и как нарушения в этих цепях могут быть связаны с заболеваниями.
Что дальше?
Текущая карта составлена для мозга самки. Поскольку структура мозга самцов и самок различается, следующим шагом станет характеристика мозга самца.