A valaha volt első teljes térkép egy igazán elbűvölő poloska agyáról: ScienceAlert

12 évnyi munka után az Egyesült Királyságból, az Egyesült Államokból és Németországból származó kutatók hatalmas csapata elkészítette az eddigi legnagyobb és legösszetettebb agytérképet, amely leírja a gyümölcslégylárvák agyában lévő összes idegi kapcsolatot.

Bár meg sem közelíti az emberi agy méretét és összetettségét, mégis tekintélyes 548 000 kapcsolatot takar, összesen 3016 neuron között.

A térképek azonosítják a különböző típusú neuronokat és útvonalaikat, beleértve az agy két oldala, valamint az agy és a gerincvelő közötti kölcsönhatásokat. Ez közelebb viszi a tudósokat annak megértéséhez, hogy a jelmozgások neuronról neuronra hogyan vezetnek viselkedéshez és tanuláshoz.

„Ha meg akarjuk érteni, hogy kik vagyunk és hogyan gondolkodunk, ennek része a gondolkodás mechanizmusának megértése.” Mondja Joshua T Vogelstein, a Johns Hopkins Egyetem orvosbiológiai mérnöke.

„Ennek a kulcsa annak kiderítése, hogy az idegsejtek hogyan kommunikálnak egymással.”

border frame=”0″allow=”gyorsulásmérő; Automatikus indítás; Vágólap írás. giroszkópos kódolású adathordozók; kép a képben; webmegosztás „allowfullscreen>”.

Ennek a csodálatos, többfunkciós térképnek a létrehozásához, amelyet neurális hálózatnak neveznek, a kutatók Gyümölcslégy agyának több ezer szeletének letapogatása Nagy felbontású elektronmikroszkóppal. Ezután összefűzték a képeket, és hozzáadták a már összegyűjtött adatokhoz, pontos címkéket helyezve el az egyes neuronok közötti kapcsolatokon.

Ez magában foglalja mind a sejteket, amelyek az agy mindkét féltekén belül beszélnek egymással, valamint azokat, amelyek a két félteke között kommunikálnak, lehetővé téve az agyon keresztüli kölcsönhatások mélyreható tanulmányozását.

A két agyfélteke egyedi és fontos funkciókat lát el, de nem teljesen érthető, hogy az egyes oldalakról érkező információkat hogyan integrálják és használják fel összetett viselkedéshez és megismeréshez.

„Az agyi áramkör megszervezésének módja befolyásolja az agy által végrehajtott számítási műveleteket.” Magyarázd el Marta Zlatek idegtudós, a Cambridge-i Egyetem munkatársa.

„De eddig a pontig egyetlen agy szerkezetét sem láttuk, kivéve a kerekférgeket Egyes típusok elegánsak, egy alsó chordátum ebihala és egy tengeri annelid féreg lárvája, amelyek mindegyike több száz neuront tartalmaz. „

A közelmúltban a tudósok nagy előrelépést értek el az emberi agy feltérképezésében, az egerek idegi aktivitásának nyomon követésében, de a hangsúly bizonyos régiókra irányult, és a jelenlegi technológia még mindig nem elég fejlett ahhoz, hogy a nagyobb állatok, például az emberek számára neurális hálózatot hozzanak létre.

Azonban Zlatic Magyarázd elMinden agy egyforma – mindegyik összekapcsolt neuronok hálózata –, és minden agynak számos összetett viselkedést kell végrehajtania: mindegyiknek szenzoros információkat kell feldolgoznia, tanulnia, cselekvéseket kell választania, eligazodnia kell a környezetében, meg kell választania az ételt, felismernie a tulajdonságokat, menekülnie kell. ragadozóktól stb.

gyümölcslegyek (Drosophila melanogaster) népszerű tudományos kutatási modellek könnyen tanulmányozható tulajdonságaik, összetett, de kompakt agyuk miatt, valamint azért, mert sok biológiai hasonlóságot mutatnak velünk, emberekkel.

Nevezetesen, a kutatók által megfigyelt összekapcsolt struktúrák gyakrabban fordulnak elő a bejövő és a kimenő neuronok között az agy azon részében, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megtanuljuk és emlékezzünk a tanultakra.

Azt is megállapították, hogy egyes speciális funkciók hasonló módon működnek, mint egyes gépi tanulási számítógépes hálózatok.

„Amit a gyümölcslegyek kódjáról megtudtunk, az hatással lesz az emberek kódjára is” Államok Vogelstein. „Ez az, amit szeretnénk megérteni – hogyan írjunk olyan programot, amely az emberi agy hálózatához vezet.”

A csapat azt javasolja, hogy a következő lépés az lesz, hogy többet megtudjunk bizonyos viselkedési funkciókban, például a tanulásban és a döntéshozatalban részt vevő neurális architektúráról, és megvizsgáljuk a teljes neurális hálózat tevékenységét, miközben a rovar részt vesz a tevékenységben.

Az első kísérlet az agy feltérképezésére egy 14 éves vizsgálat volt C. elegans ami a hetvenes években kezdődött. Hiányos térképet kapott az orsóféreg agyáról, és végül eljuttatta a tudósokat az A Nóbel díj.

„50 év telt el, és ez az első agyi neurális hálózat. A tudomány a homokban, hogy meg tudjuk csinálni” – mondta Vogelstein. Mondja.

– Eddig minden működik.

A kutatás a folyóiratban jelent meg Tudományok.