Naučnici mapirali svih 166.000 neurona u mozgu muške vinske mušice

Mozak vinske mušice veličine je sjemenke maka, ali sadrži više od 100.000 neurona. Sada je objavljena mapa koja bilježi svaki pojedinačni neuron u mozgu muškog primjerka ove vrste, uključujući i insektski ekvivalent kičmene moždine — ukupno više od 166.000 neurona.

Ova nova mapa nadovezuje se na mapu ženskog mozga vinske mušice predstavljenu 2024. godine, koja obuhvata oko 140.000 neurona. Dva dijagrama povezanosti, poznata kao „konektomi", sada se mogu porediti kako bi se utvrdile razlike između polova koje bi mogle objasniti različito ponašanje tokom parenja ili agresivnih radnji, uključujući borbene pokrete specifične za svaki pol.

Rad je objavljen u četvrtak, 3. septembra, u časopisima Cell i Current Biology, nakon što je prethodno bio dostupan kao preprint. Uz glavnu studiju objavljene su i tri prateće studije koje koriste nove podatke za istraživanje specifičnih aspekata neurobiologije vinske mušice.

Prvo poređenje oba pola kod složene vrste

Gerry Rubin, koautor studije i šef biologije te viši vođa grupe u Janelia Research Campusu Medicinskog instituta Howard Hughes, izjavio je da se radi o prvom slučaju u kojem se mogu porediti oba pola životinje sa složenim društvenim ponašanjem. Prema njegovim riječima, muške i ženske mušice imaju brojne razlike u ponašanju, a neuroznanstvenici žele razumjeti kako mozak kontroliše ta ponašanja. Nova mapa, kako je naveo, omogućava da se precizno identificiraju neuroni koji uzrokuju te razlike.

Carlos Ribeiro, glavni istraživač u Fondaciji Champalimaud u Lisabonu, čiji je tim doprinio izradi mape mozga i vodio jednu od pratećih studija, naglasio je da nervni sistem mušice izvodi izuzetno sofisticirane proračune s relativno malo neurona i malo energije, te da bi njegova arhitektura mogla ukazati na principe za dizajniranje efikasnijih vještačkih sistema. Ribeiro je također istakao da ovaj rad pruža tehničku mapu puta za ambicioznije projekte mapiranja u budućnosti, poput onih za miševe i ljude.

Mapiranje čula ukusa i neuronskih krugova

Studija koju su vodili Ribeiro i drugi naučnici iz Fondacije Champalimaud bila je posvećena mapiranju neuronskih krugova za čulo ukusa kod mušice. Vinske mušice imaju receptore za ukus na mnogim dijelovima tijela, uključujući noge, krila, dijelove usta i unutrašnjost grla. Istraživači su identificirali te receptore i pratili njihove veze nazad do mozga, a zatim ispitali kako ti krugovi djeluju zajedno s onima koji upravljaju ponašanjima poput gutanja ili hodanja. Zaključili su da ova mreža pomaže mušici da utvrdi je li određeni zalogaj siguran ili štetan i da na kraju odluči hoće li ga pojesti.

Inês de Haan Vicente, istraživačka tehničarka u Riberovom laboratoriju, opisala je ovaj dijagram obrade ukusa kao alat za generisanje hipoteza, objašnjavajući da istraživač sada može otvoriti mapu i pitati koji su senzorni neuroni povezani s neuronima koji kontrolišu kretanje i kojim posredničkim neuronima treba manipulisati.

Vid, ponašanje i razlike među polovima

Jedna od pratećih studija istraživala je neuronske krugove za obradu vida u mozgu mušice i pokazala da se vizualna obrada proteže duboko u mozak, uključujući više od polovine od oko 11.000 tipova neurona identificiranih u mapi. Druga studija bavila se razlikama specifičnim za pol i otkrila mrežu ćelija koja postoji samo u muškom mozgu i koja, kako se čini, koordinira ponašanja specifična za mužjake, poput određenih aspekata udvaranja i fizičke agresije. Primjera radi, ženke vinske mušice u borbi udaraju glavom, dok mužjaci nasrću na protivnika. Uprkos ovim razlikama, krugovi za osjetila i kretanje uglavnom su zajednički za oba pola.

Dugoročni ciljevi

U kratkoročnom planu, naučnici namjeravaju mapirati mozgove larvi zebrica (Danio rerio) i odraslih riba iz roda Danionella. Dugoročni cilj ovog istraživanja je razumjeti kako mozgovi kičmenjaka omogućavaju složena ponašanja, a zatim to znanje iskoristiti za rasvjetljavanje osnova neuroloških i psihijatrijskih poremećaja kod ljudi.