Harvard a Princeton zmapovaly každý neuron v nervovém systému octomilky

Mezinárodní tým vedený Harvard Medical School a Princetonskou univerzitou publikoval první kompletní konektom centrálního nervového systému octomilky, který mapuje zhruba 160 000 neuronů a všechna jejich synaptická spojení.eurekalert+1
Studie, publikovaná v neděli v časopise Nature, zjistila, že motorické řízení je distribuováno napříč lokálními nervovými obvody v částech těla, spíše než aby bylo řízeno centrálním mozkem.eurekalert
Kompletní konektom je volně dostupný online a vědci uvádějí, že tato architektura může přinést poznatky pro vývoj AI a robotiky.hms.harvard

Velký mezinárodní tým vedený Harvard Medical School a Princetonskou univerzitou publikoval první kompletní schéma zapojení všech neuronových spojení v centrálním nervovém systému dospělé octomilky. Tento milník odhaluje, že motorické řízení funguje prostřednictvím distribuovaných lokálních obvodů, nikoli prostřednictvím centralizovaného řídicího centra v mozku.

Kompletní neuronální plán

Práce, publikovaná 8. června v časopise Nature pod názvem „Distributed control circuits across a brain-and-cord connectome“, kombinuje dříve publikovaný konektom mozku s nově dokončenou mapou nervové šňůry octomilky – ekvivalentu míchy – a vytváří tak jednotný diagram přibližně 160 000 neuronů a všech jejich synaptických spojení.eurekalert+1

„Poprvé můžeme vidět všechny neurony a jejich spojení jako kompletní celek a ptát se: ‚Co se z toho můžeme naučit?‘,“ uvedla spoluautorka Rachel Wilson z Blavatnik Institute na Harvard Medical School.hms.harvard

Projekt vzešel ze spojení dvou úsilí: konektomu mozku z roku 2024 od konsorcia FlyWire, vedeného Malou Murthy a Sebastianem Seungem z Princetonu, a konektomu nervové šňůry vyvinutého v laboratoři spoluautora Wei-Chung Allena Lee z Harvard Medical School. Kombinovaný soubor dat, známý jako BANC (Brain and Nerve Cord), byl vytvořen pořízením tisíců sériových řezů jedné octomilky, jejich zobrazením pomocí elektronové mikroskopie a použitím AI ke spojení milionů snímků do koherentní trojrozměrné mapy.eurekalert+1

Distribuované řízení, nikoli centrální velení

Hlavní zjištění studie vyvrací dlouhodobý předpoklad v neurovědě. Místo centrálního řídicího centra v mozku, které by řídilo akce zvířete, funguje motorické řízení u octomilky primárně na lokální úrovni – například pohyb nohy octomilky je řízen hlavně nervovými obvody určenými pro tuto nohu, které se následně koordinují s obvody pro ostatní končetiny, aby vytvořily komplexní chování, jako je chůze.hms.harvard+1

„Naše zjištění naznačují, že řízení akcí je vysoce distribuováno v lokálních modulech, které se propojují a spolupracují různými způsoby,“ uvedl spoluautor Alexander Bates.eurekalert

Důsledky pro AI, robotiku a další obory

Celý konektom je volně dostupný online a vědci jej přirovnávají k projektu lidského genomu jako otevřený zdroj s širokým využitím. Spoluautorka Helen Yang poznamenala, že ani pokročilé systémy AI nedokážou replikovat repertoár chování octomilky: „Mohou existovat lekce pro AI v tom, jak je nervový systém organizován“.hms.harvard+1

Práce byla podpořena iniciativou U.S. BRAIN Initiative, National Institutes of Health a National Science Foundation. Lee nyní zkoumá, zda podobné distribuované řízení existuje i u myší – což je otázka s přímým významem pro pochopení nervových systémů savců.eurekalert+1

Zdroje (15)