Utworzenie części mapy mózgu Drosophila zajęło 12 lat wysiłkiem 250 osób i kosztem 40 milionów dolarów

Kategorie: 

Źródło: youtube.com

Drosophila, czyli muszki owocowe, są doskonałym materiałem badawczym. Tylko dlatego, że rozmnażają się bardzo szybko, dając potomstwo, a zmiany ewolucyjne można śledzić przez tygodnie, a nie miesiące lub lata. Muchy te przydały się naukowcom badającym mózg.

 

 

Ponieważ zwoje tych owadów są małe, możesz je zeskanować bez żadnych problemów. Pewnego dnia naukowcy z kampusu Janelia Research opublikowali wyniki swojej dwunastoletniej pracy, czyli najbardziej szczegółową mapę mózgu Drosophila.

 

Kampus Janelia Research jest częścią Howard Hughes Medical Institute. Zespół uniwersytecki poświęcił 12 lat i 40 milionów dolarów na zmapowanie mózgu małej muchy. To 25 tysięcy neuronów i około 20 milionów połączeń między nimi. I nawet to, jak się okazuje,  nie jest cały mózg, ale tylko jedna trzecia, choć najważniejsza. Mieści różne organoidy odpowiedzialne za pamięć, nawigację i uczenie się.

 

Według naukowców połączenie mózgowe (jest to mapa narządu ze wszystkimi połączeniami między nimi) stanie się jednym z podstawowych zasobów dla neurochirurgów i naukowców badających układ nerwowy owadów i innych żywych istot. Rozszyfrowanie mózgu małej muchy pozwala ocenić pracę poszczególnych organoidów, sposób tworzenia połączeń i ogólnie funkcjonowanie mózgu.

 

Nowoczesne technologie wciąż nie pozwalają na stworzenie żadnego szczegółowego połączenia ludzkiego mózgu, dlatego badany jest mózg znacznie prostszych stworzeń. Nawiasem mówiąc, pierwszym żywym organizmem, którego mózg został „rozszyfrowany”, był nicień. Jego węzeł nerwowy składa się tylko z 302 neuronów z 7 tysiącami połączeń między nimi. Nawet ta praca była niezwykle trudna w 1986 roku.

 

Stopniowo eksperci otrzymują coraz więcej informacji na temat pracy mózgu zwierząt i ludzi, ale jednym z najważniejszych zadań jest nawiązanie połączenia. Jest to tak samo ważne jak dekodowanie DNA. Utworzenie połączenia umożliwia śledzenie interakcji poszczególnych organelli i komórek.

 

W 2004 r. opracowano technikę analizy obrazów neuronów uzyskanych za pomocą mikroskopu elektronowego. Było to duże osiągnięcie, które czasami przyspieszyło „deszyfrowanie” mózgu, ale nawet w tym przypadku mózg Drosophila wymagał zaangażowania 250 osób - tylu naukowców pracowało nad tym projektem przez 12 lat.

 


Przez cały ten czas technika była ulepszana i finalizowana. W rezultacie okazało się, że obrazy uzyskane za pomocą mikroskopu elektronowego zostały przekształcone w trójwymiarową mapę mózgu. Mózg Drosophili musiał zostać pocięty na cienkie płytki o grubości 20 nm, aby uzyskać obrazy neuronów. To one zostały sfotografowane.

 

Po pojawieniu się sieci neuronowych naukowcy wykorzystali je do opracowania trójwymiarowych map obszarów mózgu ze śledzącymi połączeniami między poszczególnymi komórkami. Komputer nie jest w stanie wykonać jednak wszystkich niezbędnych prac. Konieczne jest zaangażowanie naukowców, zarówno w celu sprawdzenia działania maszyny, jak i wykonywania „ręcznych” zadań, których komputer nie jest jeszcze w stanie poczynić.

 

Naukowcom pomagali programiści z Google, którzy stworzyli systemy analityczne niezbędne dla specjalistów. Ostateczny wynik był niezwykle obszerny - tablica danych „waży” około 100 gigabajtów.

 

Inni uczeni łączący się z Google współpracują z Google, na przykład w ramach projektu badania mózgu śpiewającego ptaka. Mózgi samych ptaków są bardzo złożone, więc w bliskiej dającej się przewidzieć przyszłości mało prawdopodobne jest pojawienie się połączeń. Naukowcy badają pewne aspekty pracy i obszarów mózgu, na przykład te, które są odpowiedzialne za zapamiętywanie piosenek. Ponadto wcześniej analizowano milimetrową sekcję mózgu myszy.

 

Jeśli chodzi o specjalistów, którzy tworzą łącznik mózgowy Drosophila, nadal pracują. Ich celem jest skompilowanie kompletnego połączenia muszki owocowej - zarówno samca, jak i samiczki. Na ten cel przeznaczono budżet w wysokości 5 milionów dolarów.

 

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen



Skomentuj