Vědci poprvé zmapovali všechny neurony v mozku samce octomilky

Mezinárodní tým výzkumníků zmapoval každý neuron v centrální nervové soustavě dospělého samce octomilky a vytvořil tak nejúplnější schéma zapojení, jaké kdy bylo pro komplexního živočicha sestaveno. Konektom, publikovaný ve čtvrtek v časopise Cell, mapuje více než 166 000 neuronů v mozku, obou zrakových lalocích a břišní nervové pásce a identifikuje přes 11 000 odlišných typů buněk.blog+1

Tento úspěch, vedený výzkumným kampusem Janelia (HHMI) ve spolupráci s Google Alphabet Inc. ↗ 1.59% Research a institucemi po celé Evropě, završuje téměř dvě desetiletí práce a přichází zhruba rok po zveřejnění kompletní mapy mozku samice octomilky, která pokrývala přibližně 140 000 neuronů. Společně tyto dva konektomy umožňují vědcům poprvé porovnat nervovou architekturu obou pohlaví u živočicha schopného komplexního sociálního chování.livescience

Od skepse k milníku

Když zakládající výkonný ředitel Janelia Gerry Rubin v roce 2008 projekt navrhl, mnozí neurovědci jej považovali za nepraktický. Jediný dokončený konektom v té době patřil hlístici C. elegans s pouhými 302 neurony, což byl výkon, který sám o sobě trval více než desetiletí. Kritici namítali, že zmapování mozku octomilky s více než 100 000 neurony by trvalo příliš dlouho a stálo příliš mnoho peněz.phys

Rubinův tým strávil roky vývojem nástrojů, aby dokázal opak. Výzkumníci pod vedením vedoucího skupiny Haralda Hesse zdokonalili techniku zobrazování s vysokým rozlišením známou jako rastrovací elektronová mikroskopie s fokusovaným iontovým svazkem, zatímco spolupracovníci z Google Research vytvořili výpočetní metody, včetně trasování neuronů pomocí umělé inteligence, aby urychlili interpretaci snímků. Lidští korektoři stále hráli zásadní roli, přičemž ekvivalent 44 lidí pracoval celý rok na zpřesnění mapy.english.elpais

Pohlaví, chuť a zrak

Čtyři doprovodné studie publikované spolu s hlavní prací využívají nová data k prozkoumání neurobiologie octomilek. Jedna z nich identifikovala několik stovek buněčných typů specifických pro pohlaví, které tvoří 4,8 % neuronů v mozku samce a 2,4 % v mozku samice. Síť přibližně 100 typů interneuronů specifických pro samce zřejmě koordinuje chování, jako je "zpěv" při námluvách a fyzická agrese.english.elpais+1

Druhá studie, vedená Carlosem Ribeirem z nadace Champalimaud Foundation, vysledovala celý chuťový systém octomilky od chuťových receptorů rozmístěných po celém těle až po motorické neurony, které řídí příjem potravy. Mapa odhalila, jak se určité chuťové neurony v hrdle propojují s buňkami produkujícími inzulín, což nabízí vysvětlení na úrovni zapojení, jak mohou hormonální reakce začít ještě předtím, než jsou živiny absorbovány.eurekalert

Třetí článek ukázal, že zpracování zrakových vjemů zasahuje hluboko do mozku a zapojuje více než polovinu všech typů neuronů octomilky.phys

Co přijde dál

Janelia nyní aplikuje poznatky z výzkumu octomilek na mozky obratlovců, přičemž probíhají projekty na zmapování konektomů larev dánia pruhovaného a dospělých jedinců Danionella, ryby, která zůstává po celý život průhledná. "Tato práce také poskytuje technický plán pro ambicióznější projekty v oblasti konektomiky v budoucnu, jako jsou ty pro myši a lidi," uvedl Ribeiro.livescience+1