Ученые составили полную карту мозга плодовой мушки
Команда ученых, поддержанная инициативой NIH The BRAIN Initiative, включая доцента Дэви Бока, успешно составила полную карту мозга плодовой мушки (Drosophila melanogaster).
Исследование, опубликованное в Nature, создало «атлас консенсусных типов клеток» — всеобъемлющее руководство для понимания различных типов клеток в мозге мушки. Мозг плодовой мушки содержит около 130 000 нейронов (для сравнения: мозг человека — 86 миллиардов, мыши — 100 миллионов).
Основой для карты всего коннектома (известной как FAFB, или «Полный мозг взрослой мухи») послужил набор данных электронной микроскопии. Он использует детальные формы каждого нейрона и все синаптические связи между ними для идентификации и каталогизации всех типов клеток в мозге.
Эта полная карта поможет исследователям понять, как различные нейронные цепи работают вместе для управления поведением: моторным контролем, ухаживанием, принятием решений, памятью, обучением и навигацией.
«Если мы хотим понять, как работает мозг, нам нужно механистическое понимание того, как все нейроны соединяются и позволяют вам думать», — отметил соавтор исследования Грегори Джефферис.
Хотя подобные исследования проводились на более простых организмах, таких как нематода C. elegans и личиночная стадия плодовой мушки, взрослая мушка демонстрирует более сложное поведение для изучения.
Бок отмечает, что ученые пока не способны масштабировать этот подход до мозга человека, но это достижение представляет собой важный шаг к полному коннектому мозга мыши.
«Эта работа продвигает состояние дел в этой области раз в столетие, позволяя нам картировать формы и связи каждого отдельного нейрона в полном мозге довольно сложного животного», — сказал Бок.
Исследование использует инструменты и данные, созданные Консорциумом FlyWire. Консорциум использовал изображения мозга, полученные ранее в лаборатории Бока, чтобы создать детальную карту связей между нейронами во всем мозге взрослой самки плодовой мушки. Эта карта включает около 50 миллионов химических синапсов между 139 255 нейронами мухи.
Исследователи также добавили информацию о различных типах клеток, нервах, линиях развития и прогнозах о нейротрансмиттерах, используемых нейронами. Инструмент анализа данных FlyWire's Connectome Data Explorer находится в открытом доступе.
«Мы сделали всю базу данных открытой и бесплатной для всех исследователей. Мы надеемся, что это изменит подход нейробиологов к пониманию работы здорового мозга», — заявила Мала Мурти.
Прослеживая связи от сенсорных клеток к моторным нейронам, исследователи могут раскрыть потенциальные механизмы цепей, контролирующих поведение плодовых мушек. Это важный шаг к пониманию сложности человеческого познания и поведения.
«Эта веха не только дает исследователям новый набор инструментов для понимания того, как цепи в мозге управляют поведением, но и служит предвестником текущих усилий по картированию связей в более крупных мозгах млекопитающих и человека», — сказал Джон Нгай, директор инициативы NIH The BRAIN Initiative.