Нейроны зрительной системы мух демонстрируют неожиданно неоднородные связи, показал анализ коннектома

Впервые международное сообщество исследователей реконструировало и опубликовало все нейроны с соответствующими синаптическими связями в мозге взрослой самки плодовой мушки Drosophila melanogaster. Команда профессора Марион Зилис из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга внесла важный вклад в это исследование, проанализировав нейроны зрительных долей — частей мозга, обрабатывающих визуальную информацию.

К своему удивлению, исследователи обнаружили, что определенный тип нейронов в глазу плодовой мушки организован неоднородно. «Это ставит под сомнение наше нынешнее понимание того, как устроен глаз», — заявила нейробиолог Зилис.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Консорциум FlyWire создал первый полный коннектом мозга Drosophila

Консорциум FlyWire, возглавляемый командой исследователей из Принстонского университета и с помощью искусственного интеллекта, смог картировать весь коннектом мозга Drosophila melanogaster. Термин «коннектом» обозначает все нейроны и синаптические связи между ними, играющие важную роль в нейронной функции.

Результатом стала нейронная схема из более чем 130 000 нервных клеток и 50 миллионов синапсов, созданная на основе электронно-микроскопических изображений ультратонких срезов ткани мозга. «Этот набор данных уникален и произведет революцию во всей области нейробиологии», — сказала профессор Зилис.

Нейроны связаны не так однородно, как считалось

В центре открытия — определенные типы трансмедуллярных клеток (например, Tm9), расположенные всего в двух синапсах от фоторецепторов в примерно 800 отдельных фасетках сложного глаза мушки. Ранее считалось, что принцип однородного строения зрительной системы распространяется и на уровень синаптических связей.

«Мы теперь определили, что определенные нейроны, например, трансмедуллярного типа Tm9, имеют неоднородную связность, а не однородную проводку», — сообщила команда. Это может объяснить предыдущие наблюдения, что эти клетки не всегда одинаково реагируют на конкретный стимул.

«Похоже, что глаз мухи обрабатывает визуальные сигналы по-разному в разных точках пространства», — пояснила автор. Чтобы убедиться, что их выводы о клетках Tm9 не являются уникальной особенностью одной мушки, группа создала дополнительные изображения световой микроскопии образцов от других мух, получив подтверждающие доказательства.

«Следующий шаг — выяснить, лежит ли в основе этой изменчивости определенная закономерность или это просто случайное явление», — отметила профессор Марион Зилис, описывая будущие исследования.

Для Зилис эта работа поднимает вопрос: почему в зрительной системе мухи существует такая неоднородность? Это своего рода случайный побочный эффект или изменчивость необходима для надежной обработки зрительной информации? Ее группа продолжит исследовать этот фундаментальный вопрос.