Harvardo ir Prinstono universitetai sudarė visų vaisinės muselės nervų sistemos neuronų žemėlapį

Didelė tarptautinė komanda, vadovaujama Harvardo medicinos mokyklos ir Prinstono universiteto, paskelbė pirmąją išsamią suaugusios vaisinės muselės centrinės nervų sistemos neuroninių jungčių schemą – tai svarbus pasiekimas, atskleidžiantis, kad motorinė kontrolė veikia per paskirstytas vietines grandines, o ne per centralizuotą smegenų valdymo centrą.

Išsamus neuroninis planas

Birželio 8 d. žurnale „Nature“ paskelbtas darbas pavadinimu „Distributed control circuits across a brain-and-cord connectome“ sujungia anksčiau paskelbtą smegenų konektomą su naujai užbaigtu vaisinės muselės nervų virvelės (atitinkančios stuburo smegenis) žemėlapiu, taip sukuriant vieningą maždaug 160 000 neuronų ir visų jų sinapsinių jungčių diagramą.eurekalert+1

„Pirmą kartą galime matyti visus neuronus ir jų jungtis kaip vientisą vienetą ir klausti: „Ko mes iš to išmokstame?“, – sakė viena iš vyresniųjų autorių Rachel Wilson iš Harvardo medicinos mokyklos Blavatniko instituto.hms.harvard

Projektas išaugo sujungus dvi pastangas: „FlyWire Consortium“ 2024 m. smegenų konektomą, kuriam vadovavo Mala Murthy ir Sebastianas Seungas iš Prinstono, bei nervų virvelės konektomą, sukurtą vyresniojo autoriaus Wei-Chung Allen Lee laboratorijoje Harvardo medicinos mokykloje. Jungtinis duomenų rinkinys, žinomas kaip BANC (Brain and Nerve Cord), buvo sukurtas padarius tūkstančius vienos vaisinės muselės pjūvių, juos nufotografavus elektroniniu mikroskopu ir naudojant dirbtinį intelektą milijonams vaizdų sujungti į nuoseklų trimatį žemėlapį.eurekalert+1

Paskirstyta kontrolė, o ne centrinis valdymas

Pagrindinė tyrimo išvada paneigia ilgą laiką gyvavusią prielaidą neuromoksle. Užuot turėjus centrinį valdiklį smegenyse, kuris nukreipia gyvūno veiksmus, vaisinės muselės motorinė kontrolė veikia daugiausia vietiniu lygmeniu – pavyzdžiui, muselės kojos judėjimą daugiausia reguliuoja tai kojai skirtos nervinės grandinės, kurios vėliau koordinuojasi su kitų galūnių grandinėmis, kad sukurtų sudėtingą elgseną, pavyzdžiui, vaikščiojimą.hms.harvard+1

„Mūsų išvados rodo, kad veiksmų kontrolė yra labai paskirstyta vietiniuose moduliuose, kurie susijungia ir veikia kartu įvairiais būdais“, – sakė vienas iš pirmųjų autorių Alexanderis Batesas.eurekalert

Poveikis dirbtiniam intelektui, robotikai ir ne tik

Visas konektomas yra laisvai prieinamas internete, o mokslininkai lygina jį su Žmogaus genomo projektu kaip atvirą išteklių su plačiomis pritaikymo galimybėmis. Viena iš pirmųjų autorių Helen Yang pažymėjo, kad net pažangios dirbtinio intelekto sistemos negali atkartoti vaisinės muselės elgsenos repertuaro: „Gali būti pamokų dirbtiniam intelektui, kaip organizuota nervų sistema“.hms.harvard+1

Darbas buvo remiamas JAV „BRAIN Initiative“, Nacionalinių sveikatos institutų ir Nacionalinio mokslo fondo. Lee dabar tiria, ar panaši paskirstyta kontrolė egzistuoja pelėse – tai klausimas, turintis tiesioginės reikšmės suprantant žinduolių nervų sistemas.eurekalert+1