Вчені створили карту мозку мухи: як вона допоможе дослідити мислення людини

Вчені-нейробіологи створили детальну карту всього мозку дорослої плодової мушки. Це може наблизити їх до розуміння мізків усього тваринного світу, зокрема й людей.

Такими є результати серії досліджень, опублікованих у журналі Nature, пише Reuters.

Група вчених з консорціуму FlyWire детально описала понад 50 мільйонів зв’язків між більш ніж 139 тисячами нейронів у комахи Drosophila melanogaster (плодової мушки).

"Ви можете запитати, чому ми маємо піклуватися про мозок плодової мушки. Моя проста відповідь полягає в тому, що якщо ми справді можемо зрозуміти, як функціонує будь-який мозок, це обов’язково розповість нам щось про всі мізки", – сказав один з дослідників, професор нейронауки Принстонського університету Себастьян Сеунг.

Розмір мозку плодової мушки менший за головку голки. Його ширина становить лише 1 мм.

Картування почалося у 2013 році, коли група вчених вирішила занурити мозок дорослої мухи в хімічну ванну, а тоді збрила надзвичайно тонкий зріз з верхньої частини блоку та сфотографувала його за допомогою мікроскопа, пише The New York Times.

Щоб захопити весь мозок, довелось зробити зображення 7050 зрізів і створили близько 21 мільйона знімків.

Потім вчені намагалися навчити штучний інтелект обробляти ці фото та складати їх у тривимірні форми клітин. Але ШІ часто помилявся і вченим довелось власноруч виправляти помилки.

Але врешті-решт науковцям вдалось створити модель мозку мухи з високою роздільною здатністю. На ній можна відстежити зв'язки між нейронами в мозку, коли тварина робить певні дії.

Наприклад, вони виявили, що є різні типи нейронів, які наказують зупинятися мусі, що крокує. Один блокує команду ходіння, а другий – "викликає" скутість суглобів.

"Мухи є важливою модельною системою для нейронаук. Їхній мозок вирішує багато тих самих проблем, що й наш (людський – ред.)...

Вони здатні до складної поведінки, як-от ходьба та політ, навчання та пам’ять, навігація, годування та навіть соціальні зв’язки й взаємодія", – пояснила нейробіологиня з Прінстонського університету Мала Мурті.

Вона додала, що ймовірно, ця карта та розуміння механізмів у мозку згодом допоможе вченим визначити, що пішло не так у мозку під час хвороби.

Це відкриття допомогло визначити положення та зв’язки кожної із 130 тисяч нейронних структур, що мають 50 мільйонів зв’язків.

За словами доктора Філіпа Шлегеля з лабораторії молекулярної біології Ради медичних досліджень, сама по собі мапа не мала сенсу, якби не було опису того, що робить кожна нейронна структура, пише BBC.

"Ці дані трохи схожі на Google Maps, але для мозку: мапа структур нейронів нагадує мережу вулиць та будівель.

Описувати нейрони – це наче додавати на мапу назви вулиць і міст, години роботи закладів, номери телефонів, відгуки і так далі. Вам потрібно і те, і інше, щоб мапа дійсно була корисною", – пояснив він.

Наразі вчені розпочали роботу над створенням повної схеми мозку миші, пише The Guardian. Вчені сподіваються завершити її через 5-10 років.

Однак коли почнуть створювати віртуальну мапу людського мозку – поки невідомо. Людський мозок приблизно в мільйон разів складніший за мозок плодової мушки – він має понад 86 мільярдів нейронів і трильйони з’єднань. Це робить повну схему з’єднання недоступною для сучасної технології.

Для цього також знадобиться чимала кількість пам’яті: за оцінками вчених, це становитиме зетабайт даних, що еквівалентно всьому світовому інтернет-трафіку за рік.

Більш реалістичний підхід полягає у відображенні нейронних зв’язків у частинах людського мозку. Науковці хочуть дослідити лише ті структури, які відповідальні за нейропсихіатричні та інші розлади мозку.