1 мин чтения
После 12 лет работы огромная команда исследователей из Великобритании, США и Германии завершила самую большую и сложную на сегодняшний день карту мозга, описывающую все нейронные связи в мозге личинки плодовой мушки.
Хотя он и близко не сравним по размерам и сложности с человеческим мозгом, он по-прежнему охватывает респектабельные 548 000 связей между в общей сложности 3 016 нейронами.
Картирование идентифицирует различные типы нейронов и их пути, включая взаимодействия между двумя сторонами мозга, а также между мозгом и вентральным нервным канатиком. Это приближает ученых к пониманию того, как передача сигналов от нейрона к нейрону приводит к поведению и обучению.
«Если мы хотим понять, кто мы и как мы думаем, частью этого является понимание механизма мышления», – говорит Джошуа Т. Фогельштейн, инженер-биомедицин из Университета Джона Хопкинса.
«И ключом к этому является знание того, как нейроны соединяются друг с другом».
Чтобы создать эту великолепную многофункциональную карту, называемую коннектомом, исследователи отсканировали тысячи срезов мозга детеныша плодовой мушки с помощью электронного микроскопа высокого разрешения. Затем они собрали картинки вместе и добавили их к уже собранным данным, тщательно отмечая каждую связь между нейронами.
Это включает в себя как клетки, которые общаются друг с другом в каждой половине мозга, так и те, которые взаимодействуют между двумя полушариями, что позволяет углубленно изучать взаимодействия по всему мозгу.
Полушария мозга обладают уникальными и важными функциями, но то, как они интегрируют и используют информацию с каждой стороны для сложного поведения и познания, не так хорошо изучено.
«То, как устроен мозговой контур, влияет на вычисления, которые может выполнять мозг», – объясняет нейробиолог Марта Златич из Кембриджского университета.
«Но до этого момента мы не видели структуры ни одного мозга, за исключением круглого червя Caenorhabditis elegans, головастика низших хордовых и личинки морского кольчатого червя, у каждого из которых есть несколько сотен нейронов».
Недавно ученые добились значительного прогресса в составлении карт человеческого мозга и отслеживали нейронную активность у мышей, но основное внимание уделялось конкретным регионам, а современные технологии все еще недостаточно продвинуты, чтобы создать коннектом для более крупных животных, таких как люди.
Однако, объясняет Златич, «Все мозги похожи – все они представляют собой сети взаимосвязанных нейронов – и все мозги всех видов должны выполнять множество сложных действий: всем им нужно обрабатывать сенсорную информацию, учиться, выбирать действия, ориентироваться в окружающей среде, выбирать пищу, распознавать своих сородичей, убегать от хищников и т.д.»
Плодовые мушки (Drosophila melanogaster) являются популярной моделью для научных исследований из-за их простых в изучении особенностей, их сложного, но компактного мозга, а также потому, что у них много биологического сходства с нами, людьми.
Примечательно, что соединительные структуры, которые наблюдали ученые, были определены как наиболее повторяющиеся среди входящих и исходящих нейронов в той части мозга, которая позволяет нам учиться и запоминать то, что мы узнали.
Они также обнаружили, что некоторые из идентифицированных функций работают аналогично некоторым компьютерным сетям для машинного обучения.
«То, что мы узнали о коде для плодовых мух, будет иметь последствия для кода для людей», – утверждает Фогельштейн. «Это то, что мы хотим понять – как написать программу, которая ведет к сети человеческого мозга».
Команда предполагает, что следующим шагом будет узнать больше о нейронной структуре, участвующей в определенных поведенческих функциях, таких как обучение и принятие решений, и посмотреть на активность всего коннектома, пока насекомое занято деятельностью.
Первой попыткой составить карту мозга было 14-летнее исследование C. elegans, начавшееся в 1970-х годах. Это дало неполную карту мозга круглого червя и в конечном итоге принесло ученым Нобелевскую премию.
«Прошло 50 лет, и это первый коннектом мозга. Это знак на песке, что мы можем это сделать», – говорит Фогельштейн.
«Все шло к этому».
Источник новости Science
Просмотров: 2
Поделитесь новостью
Подписаться
0 комментариев
