Учени от Google Research за първи път създадоха пълния конектом на възрастна мъжка плодова (винена) мушица. Картата включва повече от 166 000 неврона и приблизително 125 милиона синаптични връзки.
Освен това изследователите картографираха не само мозъка, но и вентралния нервен корд – структура, функционално аналогична на гръбначния мозък при хората. Това им позволява да проследят пътя на сигнала отвъд мозъка, чак до невроните, които контролират движенията на тялото.
Изследването е кулминацията на проект, продължил приблизително 10 години. За създаване на картата мозъкът и тялото на мухата, известна като Дрозофила меланогастер, бяха разделени на милиони тънки срези, всеки от които е изследван с помощта на електронна микроскопия.
След това изчислителни методи и изкуствен интелект комбинираха милиони двуизмерни изображения в една триизмерна реконструкция на нервната система и помогнаха за идентифициране на границите на отделните неврони.
Получената карта беше допълнително проверена и анотирана. Структурата позволява на учените буквално да проследят отделни невронни вериги – например, от зрителни клетки, които възприемат околната среда, през междинни неврони до моторни клетки. Тези вериги включват и зрително-моторни пътища, свързани с мъжкото поведение.
Една верига започва, например, с фоторецептори и завършва с моторен неврон, преминавайки през няколко междинни връзки между тях, включително специфичен за мъжкия тип, свързан с обработката на сигнали, участващи в ухажването.
Картата се оказа особено интересна за изучаване на разликите между мъжете и жените. Повечето типове неврони са еднакви, но някои клетки се срещат само при един пол. Съществува и междинен вариант: един и същ тип неврон присъства както при мъжете, така и при жените, но е свързан с различни съседни клетки.
Следователно, половите разлики могат да се определят не само от специфичните неврони, присъстващи в мозъка, но и от техните модели на свързаност.
Пълната карта на мъжката плодова мушица допълва предварително конструирания конектом на женската плодова мушица и позволява първото систематично сравнение на нервните системи на двата пола.
Три проучвания върху зрението, вкусовата система и социалното поведение при насекомите вече са публикувани заедно с новата карта.
Авторите се надяват да използват получения набор от данни като основа за по-нататъшни експерименти и едновременно с това да подобрят автоматизираните методи за реконструкция, тъй като настоящото картографиране дори на относително малък мозък изисква значително количество ръчна проверка.
Дрозофила меланогастер остава ключов моделен организъм в биологията, поради краткия си жизнен цикъл и добре проучената генетика, и сега се превръща във важен модел за изучаване на мозъчната функция на ниво отделни клетки и връзките между тях.
Пълното картографиране на човешкия мозък, с неговите приблизително 86 милиарда неврона, в момента е невъзможно с помощта на съвременните методи. Проекти върху малки организми позволяват на учените постепенно да преминат от отделни части на нервната система към цялата ѝ структура.
