Գիտնականներն առաջին անգամ քարտեզագրել են արու պտղաճանճի ուղեղի բոլոր նեյրոնները

Հետազոտողների միջազգային թիմը քարտեզագրել է հասուն արու պտղաճանճի կենտրոնական նյարդային համակարգի յուրաքանչյուր նեյրոն՝ ստեղծելով ամենաամբողջական կապակցման սխեման, որը երբևէ հավաքվել է բարդ կենդանու համար: Կոնեկտոմը, որը հրապարակվել է հինգշաբթի Cell ամսագրում, քարտեզագրում է ավելի քան 166,000 նեյրոն՝ ընդգրկելով ուղեղը, երկու տեսողական բլթերը և որովայնային նյարդային լարը, ինչպես նաև նույնականացնում է ավելի քան 11,000 տարբեր բջջային տեսակներ:blog+1

Այս ձեռքբերումը, որը ղեկավարվել է HHMI-ի Janelia Research Campus-ի կողմից՝ Google Alphabet Inc. ↗ 0.78% Research-ի և եվրոպական ինստիտուտների հետ համագործակցությամբ, ամփոփում է գրեթե երկու տասնամյակի աշխատանքը և հայտնվում է էգ պտղաճանճի ուղեղի ամբողջական քարտեզի թողարկումից մոտ մեկ տարի անց: Միասին, այս երկու կոնեկտոմները գիտնականներին թույլ են տալիս առաջին անգամ համեմատել երկու սեռերի նյարդային ճարտարապետությունը բարդ սոցիալական վարքագիծ ունեցող կենդանու մոտ:livescience

Թերահավատությունից մինչև կարևորագույն իրադարձություն

Երբ 2008 թվականին Janelia-ի հիմնադիր գործադիր տնօրեն Ջերի Ռուբինն առաջարկեց նախագիծը, շատ նյարդաբաններ այն անիրագործելի համարեցին: Այդ ժամանակ միակ ավարտված կոնեկտոմը պատկանում էր C. elegans կլոր որդին՝ ընդամենը 302 նեյրոնով, ինչը ինքնին տասը տարուց ավելի ժամանակ էր պահանջել: Քննադատները պնդում էին, որ 100,000-ից ավելի նեյրոն ունեցող պտղաճանճի ուղեղի քարտեզագրումը չափազանց երկար կտևի և չափազանց թանկ կարժենա:phys

Ռուբինի թիմը տարիներ է ծախսել գործիքներ մշակելու համար, որոնք կապացուցեին հակառակը: Ավագ խմբի ղեկավար Հարալդ Հեսսի գլխավորությամբ հետազոտողները կատարելագործել են բարձր լուծաչափով պատկերման տեխնիկան, իսկ Google Research-ի գործընկերները կառուցել են հաշվողական մեթոդներ, ներառյալ արհեստական բանականությամբ աշխատող նեյրոնների հետագծումը: Մարդկային սրբագրիչները նույնպես էական դեր են խաղացել՝ 44 մարդու մեկ տարվա աշխատանքին համարժեք ջանքերով քարտեզը ճշգրտելու համար:english.elpais

Սեռ, համ և տեսողություն

Հիմնական ուսումնասիրությանը զուգահեռ հրապարակված չորս ուղեկցող հոդվածներ օգտագործում են նոր տվյալները պտղաճանճի նեյրոկենսաբանությունը ուսումնասիրելու համար: Մեկը բացահայտել է սեռին հատուկ մի քանի հարյուր բջջային տեսակ, որոնք կազմում են արու ուղեղի նեյրոնների 4.8%-ը և էգ ուղեղի նեյրոնների 2.4%-ը: Մոտ 100 արուին հատուկ միջնեյրոնային տեսակների ցանցը կարծես համակարգում է այնպիսի վարքագծեր, ինչպիսիք են զուգավորման «երգեցողությունը» և ֆիզիկական ագրեսիան:english.elpais+1

Երկրորդ ուսումնասիրությունը, որը ղեկավարել է Կառլոս Ռիբեյրոն Champalimaud հիմնադրամում, հետագծել է ճանճի ամբողջ համային համակարգը՝ մարմնի վրա բաշխված համային ընկալիչներից մինչև կերակրումը խթանող շարժիչ նեյրոնները: Քարտեզը բացահայտել է, թե ինչպես են կոկորդի որոշ համային նեյրոններ կապվում ինսուլին արտադրող բջիջների հետ՝ առաջարկելով լարային մակարդակի բացատրություն այն մասին, թե ինչպես կարող են հորմոնալ արձագանքները սկսվել նախքան սննդանյութերի կլանումը:eurekalert

Երրորդ հոդվածը ցույց է տվել, որ տեսողական մշակումը տարածվում է ուղեղի խորքերը՝ ներգրավելով ճանճի նեյրոնների տեսակների կեսից ավելին:phys

Ի՞նչ է սպասվում հետո

Janelia-ն այժմ կիրառում է ճանճից ստացված դասերը ողնաշարավորների ուղեղների վրա՝ նախագծերով, որոնք ընթացքի մեջ են՝ քարտեզագրելու թրթուրային զեբրաձկան և հասուն Danionella-ի կոնեկտոմները: Ռիբեյրոն ասել է. «Այս աշխատանքը նաև տեխնիկական ճանապարհային քարտեզ է տրամադրում ապագայում ավելի հավակնոտ կոնեկտոմիկայի նախագծերի համար, ինչպիսիք են մկների և մարդկանց համար նախատեսվածները»:livescience+1