Forskere har kartlagt hver eneste nevron i hjernen til en hann-bananflue for første gang

Et internasjonalt forskerteam har kartlagt hvert eneste nevron i sentralnervesystemet til en voksen hann-bananflue, og har dermed produsert det mest komplette koblingsskjemaet som noen gang er satt sammen for et komplekst dyr. Konnektomet, som ble publisert torsdag i tidsskriftet Cell, kartlegger mer enn 166 000 nevroner fordelt på hjernen, begge synslappene og den ventrale nervestrengen, og identifiserer over 11 000 distinkte celletyper.blog+1

Prestasjonen, ledet av HHMIs Janelia Research Campus i samarbeid med Google Alphabet Inc. ↘ 1.11% Research og institusjoner over hele Europa, markerer slutten på nesten to tiår med arbeid. Den kommer omtrent et år etter utgivelsen av et komplett hjernekart over en hunn-bananflue som dekket rundt 140 000 nevroner. Til sammen gjør de to konnektomene det mulig for forskere for første gang å sammenligne den nevrale arkitekturen hos begge kjønn i et dyr som er i stand til kompleks sosial atferd.livescience

Fra skepsis til milepæl

Da Janelias grunnleggende administrerende direktør Gerry Rubin foreslo prosjektet i 2008, anså mange nevroforskere det som upraktisk. Det eneste fullførte konnektomet på den tiden tilhørte rundormen C. elegans, med bare 302 nevroner, en bragd som i seg selv tok over et tiår. Å kartlegge en bananfluehjerne med over 100 000 nevroner, argumenterte kritikere, ville ta for lang tid og koste for mye.phys

Rubins team brukte år på å utvikle verktøyene for å bevise det motsatte. Forskere ledet av seniorgruppeleder Harald Hess foredlet en høyoppløselig avbildningsteknikk kjent som fokusert ionestråle-skanning-elektronmikroskopi, mens samarbeidspartnere ved Google Research bygde beregningsmetoder, inkludert AI-drevet nevronsporing, for å akselerere bildeanalysen. Menneskelige korrekturlesere spilte fortsatt en essensiell rolle, med tilsvarende 44 personer som jobbet et helt år for å finjustere kartet.english.elpais

Kjønn, smak og syn

Fire tilhørende artikler publisert sammen med hovedstudien bruker de nye dataene til å utforske bananfluens nevrobiologi. En av dem identifiserte flere hundre kjønnsspesifikke celletyper, som utgjør 4,8 % av nevronene i hannhjernen og 2,4 % i hunnhjernen. Et nettverk av omtrent 100 hannspesifikke internevron-typer ser ut til å koordinere atferd som kurtise-«sang» og fysisk aggresjon.english.elpais+1

En annen studie, ledet av Carlos Ribeiro ved Champalimaud Foundation, sporet fluens hele smaksapparat fra smakreseptorer spredt over hele kroppen til motornevronene som styrer matinntaket. Kartet avslørte hvordan visse smaknevroner inne i svelget kobler seg til insulinproduserende celler, noe som gir en forklaring på koblingsnivå for hvordan hormonelle responser kan starte før næringsstoffer absorberes.eurekalert

En tredje artikkel viste at visuell prosessering strekker seg dypt inn i hjernen og engasjerer mer enn halvparten av fluens nevrontyper.phys

Hva skjer videre

Janelia bruker nå erfaringene fra fluen på virveldyrhjerner, med prosjekter underveis for å kartlegge konnektomene til larvestadiet av sebrafisk og voksne Danionella, en fisk som forblir gjennomsiktig gjennom hele livet. «Dette arbeidet gir også et teknisk veikart for mer ambisiøse konnektomikkprosjekter i fremtiden, som for eksempel for mus og mennesker,» sa Ribeiro.livescience+1