Vísindamenn kortleggja í fyrsta sinn allar taugafrumur í heila karlkyns ávaxtaflugna

Alþjóðlegt rannsóknarteymi hefur kortlagt hverja einustu taugafrumu í miðtaugakerfi fullorðinnar karlkyns ávaxtaflugu og búið til fullkomnasta tengikort sem hefur verið smíðað fyrir flókið dýr. Tengikortið (e. connectome), sem birt var á fimmtudaginn í tímaritinu Cell, sýnir yfir 166.000 taugafrumur í heila, sjóntaugahnoðum og kviðtaugastreng, og greinir yfir 11.000 ólíkar frumugerðir.blog+1

Afrekið, sem leitt var af Janelia Research Campus hjá HHMI í samvinnu við Google Alphabet Inc. ↘ 1.11% Research og stofnanir víðs vegar um Evrópu, markar lok tveggja áratuga vinnu og kemur um ári eftir útgáfu á fullkomnu korti af heila kvenkyns ávaxtaflugu sem náði yfir um 140.000 taugafrumur. Saman gera þessi tvö tengikort vísindamönnum kleift að bera saman taugauppbyggingu beggja kynja í dýri sem sýnir flókna félagshegðun.livescience

Frá efasemdum að tímamótum

Þegar Gerry Rubin, stofnandi og framkvæmdastjóri Janelia, lagði verkefnið til árið 2008 töldu margir taugavísindamenn það óraunhæft. Eina fullgerða tengikortið á þeim tíma var af þráðorminum C. elegans, með aðeins 302 taugafrumur, en það verk tók yfir áratug. Gagnrýnendur héldu því fram að það tæki of langan tíma og kostaði of mikið að kortleggja heila ávaxtaflugu með yfir 100.000 taugafrumum.phys

Lið Rubins eyddi árum í að þróa verkfæri til að sanna hið gagnstæða. Rannsakendur undir stjórn Haralds Hess betrumbættu myndgreiningartækni með rafeindasmásjá og jónageislum, á meðan samstarfsaðilar hjá Google Research smíðuðu reikniaðferðir, þar á meðal gervigreind til að rekja taugafrumur, til að flýta fyrir túlkun myndanna. Mannlegir yfirlesarar gegndu enn mikilvægu hlutverki, en jafngildi 44 manna vann í heilt ár við að fínpússa kortið.english.elpais

Kyn, bragðskyn og sjón

Fjórar fylgirannsóknir sem birtar voru samhliða aðalrannsókninni nota nýju gögnin til að kanna taugavísindi ávaxtaflugna. Ein rannsóknin greindi nokkur hundruð kynbundnar frumugerðir, sem nema 4,8% taugafrumna í heila karlkyns flugna og 2,4% í heila kvenkyns flugna. Net um 100 kynbundinna millitaugafrumna virðist samhæfa hegðun eins og varpsöng og líkamlega árásargirni.english.elpais+1

Önnur rannsókn, undir stjórn Carlosar Ribeiro hjá Champalimaud-stofnuninni, rakti allt bragðskynskerfi flugunnar frá bragðnemum um allan líkamann til hreyfitaugafrumna sem stýra átinu. Kortið leiddi í ljós hvernig ákveðnar bragðtaugafrumur í hálsinum tengjast insúlínframleiðandi frumum, sem gefur skýringu á því hvernig hormónasvörun getur hafist áður en næringarefni frásogast.eurekalert

Þriðja greinin sýndi að sjónvinnsla nær djúpt inn í heilann og tekur til meira en helminga af taugafrumugerðum flugunnar.phys

Hvað tekur við?

Janelia nýtir nú lærdóminn af flugunni yfir á heila hryggdýra, með verkefnum sem miða að því að kortleggja tengikort af lirfum sebrafiska og fullorðnum Danionella, fiski sem er gegnsær alla ævi. "Þessi vinna veitir einnig tæknilega vegvísi fyrir metnaðarfyllri verkefni í framtíðinni, svo sem fyrir mýs og menn," sagði Ribeiro.livescience+1