Harvard och Princeton kartlägger varje neuron i bananflugans nervsystem

Ett stort internationellt team lett av Harvard Medical School och Princeton University har publicerat det första kompletta kopplingsschemat över alla neurala kopplingar i centrala nervsystemet hos en vuxen bananfluga, en milstolpe som avslöjar att motorisk kontroll fungerar genom distribuerade lokala kretsar snarare än ett centraliserat hjärnkommando.

En komplett neural ritning

Arbetet, som publicerades den 8 juni i Nature under titeln "Distributed control circuits across a brain-and-cord connectome", kombinerar ett tidigare publicerat hjärnkonnektom med en nyligen färdigställd karta över bananflugans nervsträng – dess motsvarighet till ryggmärgen – för att skapa ett enhetligt diagram över cirka 160 000 neuroner och alla deras synaptiska kopplingar.eurekalert+1

"Vi kan se alla neuroner och deras kopplingar som en komplett enhet för första gången och fråga: 'Vad lär vi oss av det?'", sade medförfattaren Rachel Wilson vid Blavatnik Institute på Harvard Medical School.hms.harvard

Projektet växte fram ur sammanslagningen av två insatser: FlyWire Consortiums hjärnkonnektom från 2024, lett av Mala Murthy och Sebastian Seung vid Princeton, och ett nervsträngskonnektom utvecklat i laboratoriet hos medförfattaren Wei-Chung Allen Lee vid Harvard Medical School. Det kombinerade datasetet, känt som BANC (Brain and Nerve Cord), byggdes genom att skapa tusentals seriesnitt av en enskild bananfluga, avbilda dem med elektronmikroskopi och använda AI för att sy ihop miljontals bilder till en sammanhängande tredimensionell karta.eurekalert+1

Distribuerad kontroll, inte centralt kommando

Studiens centrala fynd kullkastar ett långvarigt antagande inom neurovetenskapen. Istället för en centraliserad kontrollenhet i hjärnan som styr ett djurs handlingar, fungerar motorisk kontroll hos bananflugan främst på lokal nivå – till exempel styrs en flugas benrörelse huvudsakligen av neurala kretsar dedikerade till det benet, som sedan koordinerar med kretsar för andra lemmar för att producera komplext beteende som att gå.hms.harvard+1

"Våra fynd tyder på att kontrollen för handlingar är högt distribuerad i lokala moduler som kopplar ihop sig och arbetar tillsammans på olika sätt", sade medförfattaren Alexander Bates.eurekalert

Implikationer för AI, robotik och mer

Hela konnektomet är fritt tillgängligt online, och forskarna drar paralleller till Human Genome Project som en öppen resurs med breda tillämpningar. Medförfattaren Helen Yang noterade att även avancerade AI-system inte kan replikera bananflugans beteenderepertoar: "Det kan finnas lärdomar för AI i hur nervsystemet är organiserat".hms.harvard+1

Arbetet stöddes av U.S. BRAIN Initiative, National Institutes of Health och National Science Foundation. Lee undersöker nu om liknande distribuerad kontroll existerar hos möss – en fråga med direkt relevans för att förstå däggdjurs nervsystem.eurekalert+1