Биология

Составлена самая подробная карта мозга дрозофилы

Z. Zheng et al.

Исследователи Медицинского института имени Говарда Хьюза вместе с сотрудниками Google построили самую полную из когда-либо созданных карту мозга плодовой мушки. Она включает в себя миллионы связей между 25 тысячами нейронов. Результаты работы ученые изложили в статье, препринт которой доступен на сайте bioRxiv.

Плодовые мушки — популярный среди ученых объект для исследований. Их мозг довольно небольшой — он состоит из 100 тысяч нейронов. Но даже расшифровка его структуры сложна и требует очень много времени. Однако создание модели и такого маленького мозга поможет понять механизмы, отвечающие за формирование памяти, и отследить нервные пути, лежащие в основе управления мышцами тела.

Теперь ученые представили промежуточные результаты деятельности своего проекта — они смогли нанести на карту примерно 25 тысяч нейронов и связей между ними. По подсчетам исследователей, чтобы закончить проект, им необходимо еще два года. Все это — благодаря разработке новых методов исследования и анализа данных, созданных в последнее время.

Новая карта включает в себя области, которые представляют большой интерес для ученых, например контролирующие такие функции, как обучение, память, обоняние и навигацию. Это самая большая и самая подробная карта мозга мухи из когда-либо созданных. На данный момент она включает примерно 20 миллионов связей между клетками.

Коннектом мозга дрозофилы в разрезе

FlyEM/Janelia Research Campus

Чтобы получить эту карту, ученые использовали метод растровой электронной микроскопии с фокусированным ионным пучком. В результате исследователи получили огромный массив данных, который занимает более 100 терабайт. Проанализировать его вручную, как это было на более примитивных организмах, не представляется возможным. Поэтому биологи прибегли к помощи сотрудников Google, которые разработали алгоритм, который может надежно выделить нейроны из общей картины на изображениях и нанести их на карту вместе со всеми соединениями.

Эта карта мозга, по словам авторов исследования, изменит нейробиологию и позволит понять, как работает мозг животных и человека. Плодовая мушка — следующий шаг после червя Caenorhabditis elegans, карта мозга которого уже составлена и содержит 302 нейрона и примерно семь тысяч связей между ними. Чтобы составить эту модель, ученые срезали мозговую ткань насекомого с помощью алмазного ножа, снимали изображения с помощью электронного микроскопа, а затем прослеживали путь каждого нейрона в нервной системе червя вручную. С разработкой новых методов анализа все стало немного быстрее и проще, но работа по картографированию нейронов все еще остается трудоемкой и довольно долгой.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.