_ A vedea înseamnă a crede: Oamenii de știință dezvăluie conectomul sistemului vizual muștei fructelor

Oamenii de știință și colaboratorii Janelia au atins o altă piatră de hotar în conectomică, dezvăluind o diagramă cuprinzătoare a sistemului vizual al muștei fructelor. Lucrarea a fost lansată pe serverul de pre-print bioRxiv.

Conectomul lobului optic oferă o hartă a celor peste 50.000 de neuroni care formează sistemul vizual al muștei fructelor, oferind oamenilor de știință cea mai completă imagine de până acum a unuia dintre cele mai interesante și importante părți ale sistemului nervos.

La fel ca oamenii și alte animale, muștele se bazează pe viziunea lor pentru a îndeplini comportamente esențiale pentru supraviețuire. Lobii optici, care alcătuiesc jumătate din creierul muștei și se conectează la ochii acestuia, primesc și procesează informații vizuale. Acestea permit insectei mici să vadă un prădător care se profilează, să zboare către o banană coaptă sau să meargă către un potențial partener.

De zeci de ani, cercetătorii au reușit să cartografieze regiuni mici ale lobului optic, dar aceste eforturi a oferit o perspectivă numai asupra zonelor discrete, lăsând oamenii de știință să speculeze despre modul în care întregul sistem a funcționat împreună.

Acum, conectomul lobului optic oferă o hartă cuprinzătoare a miilor de celule care alcătuiesc sistemul vizual și milioanele. a legăturilor dintre ele. Datele le permit oamenilor de știință să răspundă la multe întrebări fără răspuns anterior și să genereze zeci de altele noi.

Perspectivele obținute din sistemul vizual al muștei fructelor ar putea crește cunoștințele despre principiile de bază ale modului în care funcționează vederea și ar putea ajuta oamenii de știință înțeleg sisteme vizuale mai complexe, cum ar fi cele ale oamenilor.

„Dacă ai doar piesele, îți lipsește imaginea de ansamblu, la propriu, așa că ideea aici este de a oferi un sistem vizual complet.” spune Janelia Senior Group Leader Michael Reiser, care a ajutat la conducerea proiectului. „Nu există un singur experiment pe care l-am putea face în acest moment, care să ne ofere un răspuns mai rapid decât analiza conectomică.”

Conectomul lobului optic face parte dintr-un efort mai amplu al echipei de proiect Janelia FlyEM de a mapa întregul sistem nervos al muștei de fructe care, atunci când este finalizat, va include lobul optic nou eliberat împreună cu restul creierului muștei și cordonul nervos ventral.

În timp ce cercetătorii și colaboratorii Janelia au cartografiat unele dintre aceste părți ale muștei. sistemul nervos separat – inclusiv hemibraul eliberat în 2020 și cordonul nervos lansat anul trecut – viitorul conectom va fi prima hartă a întregului sistem nervos a unei singure muște. Lobul optic este „vârful mare al acestui aisberg”.

„Acesta este un creier foarte special pentru că, probabil, nimeni de pe planetă – și cu siguranță nimeni de la Janelia – nu a imaginat cu succes un întreg sistem nervos care include capul creierului și cordonul nervos ventral în același volum care este de o calitate suficientă pentru a le conecta”, spune Stuart Berg, cercetător al proiectului FlyEM Project Team și inginer principal de software.

Efortul este posibil prin Echipa de proiect FlyEM a Janeliei, care a dezvoltat și perfecționat un proces de generare a conectomilor de înaltă calitate. Echipa folosește microscopia electronică cu scanare cu ioni focalizați de înaltă rezoluție pentru a vizualiza probele, computere și algoritmi de mare putere pentru a colecta și analiza datele și o echipă de experți pentru a corecta și a eticheta neuronii și conexiunile lor.

„Am învățat în repetate rânduri că există o valoare foarte bună în realizarea unor seturi de date de calitate superioară, care nu răspund de fapt la o anumită întrebare, dar care te pot ajuta să răspunzi la o mie. întrebări", spune Reiser.

(Fluierul)