Исследователи из Лаборатории молекулярной биологии MRC, Принстонского университета, Университета Вермонта и Кембриджского университета в рамках консорциума FlyWire создали первую полную карту соединений мозга плодовой мушки. Результаты опубликованы в журнале Nature и включают карту всех 139 255 нейронов и 50 миллионов связей между ними.
Схема соединений, или коннектом, описывает, как нейроны взаимодействуют друг с другом в мозге плодовой мушки, который может управлять сложными действиями, такими как ходьба, полет и ориентирование в пространстве. Это первый подобный коннектом для животного, способного двигаться и воспринимать окружающую среду, что значительно расширяет возможности изучения нейронных сетей.
Чтобы создать эту карту, ученые использовали мозг самки плодовой мушки, который был разрезан на семь тысяч ультратонких срезов толщиной 40 нанометров. Каждый срез был отсканирован с помощью электронной микроскопии высокого разрешения. Для обработки огромного объема данных, более 100 терабайт, исследователи применили искусственный интеллект, разработанный в Принстонском университете, который идентифицировал нейроны и их связи.
Анализ показал, что около половины процента нейронов мозга плодовой мушки имеют вариации в структуре, что может приводить к ошибкам в соединениях между клетками. Эти отклонения могут быть важны для понимания индивидуальных особенностей или расстройств нервной системы. Кроме того, была подтверждена значительная схожесть схем проводки между отдельными экземплярами мозга мухи.
Ученые также аннотировали более восьми тысяч типов клеток и классифицировали нейроны по функциям, что поможет в дальнейшем изучении конкретных систем мозга, таких как зрительная или двигательная система. Это делает схему не просто картой, а инструментом для исследования нейронных цепей и их функций в будущем.