Tutkijat kartoittivat ensimmäistä kertaa urosbanaanikärpäsen aivojen kaikki neuronit

Kansainvälinen tutkijaryhmä on kartoittanut jokaisen neuronin aikuisen urosbanaanikärpäsen keskushermostosta, mikä on tähän mennessä kattavin monimutkaiselle eläimelle koottu kytkentäkaavio. Torstaina Cell-lehdessä julkaistu konnektomi kartoittaa yli 166 000 neuronia, jotka kattavat aivot, molemmat näkölohkot ja vatsahermosäikeen, ja tunnistaa yli 11 000 erillistä solutyyppiä.blog+1

Saavutus, jota johti HHMI:n Janelia Research Campus yhteistyössä Google Alphabet Inc. ↘ 1.11% Researchin ja eurooppalaisten instituutioiden kanssa, päättää lähes kaksi vuosikymmentä kestäneen työn. Se valmistui noin vuosi sen jälkeen, kun julkaistiin täydellinen naarasbanaanikärpäsen aivokartta, joka kattoi noin 140 000 neuronia. Yhdessä nämä kaksi konnektomia mahdollistavat tutkijoille ensimmäistä kertaa monimutkaiseen sosiaaliseen käyttäytymiseen kykenevän eläimen molempien sukupuolten hermoarkkitehtuurin vertailun.livescience

Skeptisyydestä virstanpylvääksi

Kun Janelian perustajajohtaja Gerry Rubin ehdotti hanketta vuonna 2008, monet neurotieteilijät pitivät sitä epäkäytännöllisenä. Ainoa tuolloin valmistunut konnektomi kuului C. elegans -sukkulamadolle, jolla on vain 302 neuronia – saavutus, joka itsessään vei yli vuosikymmenen. Kriitikot väittivät, että yli 100 000 neuronin banaanikärpäsen aivojen kartoittaminen veisi liian kauan ja maksaisi liikaa.phys

Rubinin tiimi käytti vuosia työkalujen kehittämiseen todistaakseen muuta. Ryhmänjohtaja Harald Hessin johtamat tutkijat kehittivät korkean resoluution kuvantamistekniikkaa, joka tunnetaan nimellä fokusoitu ionisuihkupyyhkäisyelektronimikroskopia, kun taas Google Researchin yhteistyökumppanit rakensivat laskennallisia menetelmiä – mukaan lukien tekoälyohjattu neuronien jäljitys – kuvan tulkinnan nopeuttamiseksi. Ihmistarkastajilla oli edelleen keskeinen rooli, ja heidän työpanoksensa vastasi 44 ihmisen kokonaista työvuotta kartan tarkentamiseksi.english.elpais

Sukupuoli, maku ja näkö

Neljä päätutkimuksen rinnalla julkaistua oheisartikkelia käyttää uutta tietoa banaanikärpäsen neurobiologian tutkimiseen. Yhdessä niistä tunnistettiin useita satoja sukupuolispesifisiä solutyyppejä, jotka muodostavat 4,8 % uroskärpäsen ja 2,4 % naaraskärpäsen aivojen neuroneista. Noin 100 urosspesifisen interneuronityypin verkosto näyttää koordinoivan käyttäytymistä, kuten soidinmenojen "laulua" ja fyysistä aggressiota.english.elpais+1

Toisessa tutkimuksessa, jota johti Carlos Ribeiro Champalimaud-säätiöstä, jäljitettiin kärpäsen koko makujärjestelmä kehon eri puolille jakautuneista makureseptoreista syömistä ohjaaviin motorisiin neuroneihin. Kartta paljasti, kuinka tietyt kurkun sisällä olevat makuneuronit kytkeytyvät insuliinia tuottaviin soluihin, mikä tarjoaa kytkentätason selityksen sille, miten hormonaaliset vasteet voivat alkaa ennen kuin ravinteet imeytyvät.eurekalert

Kolmas artikkeli osoitti, että näköaistin käsittely ulottuu syvälle aivoihin ja kytkee yli puolet kärpäsen neuronityypeistä.phys

Mitä seuraavaksi?

Janelia soveltaa nyt kärpäsestä saatuja oppeja selkärankaisten aivoihin. Käynnissä on hankkeita seeprakalan toukkien ja aikuisen Danionella-kalan konnektomien kartoittamiseksi; kyseinen kala pysyy läpinäkyvänä koko elämänsä ajan. "Tämä työ tarjoaa myös teknisen tiekartan kunnianhimoisemmille konnektomiikkahankkeille tulevaisuudessa, kuten hiirten ja ihmisten kohdalla", Ribeiro sanoi.livescience+1