Powstała pierwsza mapa mózgu muszki owocowej. Ludzki mózg następny w kolejce?
Naukowcom po kilku latach wytężonej pracy udało się ukończyć imponujący projekt — mapę mózgu muszki owocowej. Ten niewielki organ o wielkości około 1 milimetra jest na ten moment najbardziej złożonym zmapowanym przez nas mózgiem. Czy centrum ludzkiego układu nerwowego również otrzyma kiedyś swoją mapę?
Mapy mózgu, nazywane konektomami, pokazują każdą komórkę nerwową i wszystkie połączenia między nimi. Pierwszym organizmem, którego układ nerwowy został zmapowany w całości, był nicień Caenorhabditis elegans. Jednak ten prosty organizm nie posiada mózgu w klasycznym rozumieniu - ma jedynie "pierścień nerwowy", który, choć umożliwia mu podstawowe funkcje, nie oddaje złożoności, którą posiadają bardziej zaawansowane organizmy.
Muszka owocowa natomiast posiada już zdecydowanie bardziej złożony mózg. Dzięki około 139 tys. neuronów połączonych przez ponad 50 milionów synaps owady te mogą wykonywać niezwykle złożone czynności, jak latanie, chodzenie, nawigowanie, a nawet "śpiewanie" w celach godowych. Stworzenie kompletnej mapy mózgu tego organizmu było dla naukowców monumentalnym wyzwaniem.
Jak udało się stworzyć mapę mózgu muszki owocowej?
Projekt rozpoczął się od zebrania 21 milionów obrazów mózgu dorosłej samicy muszki owocowej. Następnie, za pomocą sztucznej inteligencji, obrazy te zostały wyrównane, a neurony zrekonstruowane w trójwymiarze.
Proces ten wymagał jednak ręcznego korygowania wyników, co okazało się niezwykle czasochłonne. Aby przyspieszyć prace, zaangażowano setki naukowców i wolontariuszy z całego świata. Szacuje się, że gdyby jedna osoba miała wykonać to zadanie samodzielnie, zajęłoby to jej mniej więcej 33 lata. Do 2021 roku naukowcom z FlyWire udało się zweryfikować jedynie 15% neuronów, co pokazuje, jak ogromny postęp dokonano w zaledwie trzy lata.
Podczas mapowania odkryto tysiące nieznanych wcześniej komórek nerwowych
Po zidentyfikowaniu wszystkich połączeń między neuronami, naukowcy rozpoczęli analizę danych. W jednym z artykułów zespół badawczy opisał różne typy neuronów, jakie można znaleźć w mózgu muszki. Łącznie zidentyfikowano ponad 8,4 tys. rodzajów komórek nerwowych, z czego aż 4,5 tys. to zupełnie nowe odkrycia.
Jednym z najbardziej fascynujących elementów tego badania jest natomiast możliwość "zajrzenia" do różnych części mózgu dzięki wygenerowanym animacjom 3D. Przykładowo, można obserwować neurony odpowiedzialne za słuch, które pomagają samicom muszki owocowej wykrywać pieśni godowe samców.
Co to oznacza dla badań nad ludzkim mózgiem?
Chociaż mapa mózgu muszki owocowej to ogromne osiągnięcie, droga do zmapowania ludzkiego mózgu jest jeszcze bardzo daleka. Mózg muszki ma zaledwie 1 milimetr szerokości, podczas gdy mózg człowieka jest nieporównywalnie bardziej złożony - zawiera około 80 miliardów neuronów, czyli niecałe 600 tys. razy więcej.
Naukowcy z FlyWire planują już jednak kolejny krok - stworzenie pełnej mapy mózgu myszy. W ten sposób będą w stanie płynnie poprawiać swoją metodologię i, prędzej czy później nauczą się, jak zmapować ludzki mózg.
Zanim jednak dojdziemy do tego człowieka, konektom muszki owocowej już teraz rewolucjonizuje badania. "Lata pracy poświęcone eksperymentom anatomicznym, mające na celu śledzenie połączeń nerwowych, zostaną zastąpione kilkoma kliknięciami na stronie FlyWire," pisze Anita V. Devineni, komentując wyniki badań. Może to znacznie ułatwić badania nad funkcjonowaniem mózgu i, jeśli nauczymy się skutecznie mapować mózgi większej liczby organizmów — prawdziwie zrewolucjonizować neurobiologię.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
