Harvard og Princeton kartlegger hver eneste nevron i bananfluens nervesystem

Et stort internasjonalt team ledet av Harvard Medical School og Princeton University har publisert det første komplette koblingsskjemaet over alle nevrale forbindelser i sentralnervesystemet til en voksen bananflue, en milepæl som avslører at motorisk kontroll opererer gjennom distribuerte lokale kretser i stedet for et sentralisert hjernekommandosenter.

En komplett nevral blåkopi

Arbeidet, publisert 8. juni i Nature under tittelen "Distributed control circuits across a brain-and-cord connectome", kombinerer et tidligere publisert hjernekonnektom med et nylig fullført kart over bananfluens nervestreng – dens ryggmargsekvivalent – for å skape et enhetlig diagram over omtrent 160 000 nevroner og alle deres synaptiske forbindelser.eurekalert+1

"Vi kan se alle nevronene og deres forbindelser som en komplett enhet for første gang og spørre: 'Hva lærer vi av det?'", sa medforfatter Rachel Wilson ved Blavatnik Institute ved Harvard Medical School.hms.harvard

Prosjektet vokste frem fra sammenslåingen av to innsatser: FlyWire Consortiums hjernekonnektom fra 2024, ledet av Mala Murthy og Sebastian Seung ved Princeton, og et nervestrengkonnektom utviklet i laboratoriet til medforfatter Wei-Chung Allen Lee ved Harvard Medical School. Det kombinerte datasettet, kjent som BANC (Brain and Nerve Cord), ble bygget ved å lage tusenvis av seriesnitt av en enkelt bananflue, avbilde dem med elektronmikroskopi, og bruke AI til å sy millioner av bilder sammen til et sammenhengende tredimensjonalt kart.eurekalert+1

Distribuert kontroll, ikke sentral kommando

Studiens sentrale funn overgår en langvarig antakelse innen nevrovitenskap. I stedet for en sentralisert kontroller i hjernen som styrer et dyrs handlinger, opererer motorisk kontroll hos bananfluen primært på lokalt nivå – for eksempel styres en flues benbevegelse hovedsakelig av nevrale kretser dedikert til det benet, som deretter koordinerer med kretser for andre lemmer for å produsere kompleks atferd som å gå.hms.harvard+1

"Våre funn tyder på at kontroll for handlinger er høyt distribuert i lokale moduler som kobler seg sammen og jobber sammen på forskjellige måter", sa medforfatter Alexander Bates.eurekalert

Implikasjoner for AI, robotikk og utover

Hele konnektomet er fritt tilgjengelig på nettet, og forskerne trekker paralleller til Human Genome Project som en åpen ressurs med brede bruksområder. Medforfatter Helen Yang bemerket at selv avanserte AI-systemer ikke kan replikere atferdsrepertoaret til en bananflue: "Det kan være lærdom for AI i hvordan nervesystemet er organisert".hms.harvard+1

Arbeidet ble støttet av U.S. BRAIN Initiative, National Institutes of Health og National Science Foundation. Lee undersøker nå om lignende distribuert kontroll eksisterer hos mus – et spørsmål med direkte relevans for å forstå pattedyrs nervesystemer.eurekalert+1