Нейробиологи составили первую объединенную карту связей мозга и тела мухи

Исследователи детализируют схемы нейронов плодовых мушек для изучения памяти и движений. Нервная система этих насекомых компактна для сканирования, но успешно решает сложные задачи вроде навигации.

В марте 2026 года инженеры Eon Systems даже запустили симуляцию мушки в виртуальной реальности. Они загрузили в компьютер карту головы из 125 тысяч нейронов и 50 миллионов синапсов. Опыт доказал предсказательную силу схемы: при подаче виртуального запаха сахара сигнал бежал по сети, и цифровая муха вытягивала хоботок. Поведение полностью совпало с рефлексами живого существа.

Однако прошлые модели опирались только на голову. Ранее исследователи картировали мозг и брюшную цепочку мушек по отдельности. Брюшной отдел работает как спинной мозг и управляет лапками, крыльями и органами. Из-за разрыва баз данных ученые не видели картину целиком. Они понимали алгоритм моторной команды, но теряли сигнал по пути к мышце.

Результаты объединения баз опубликовали в журнале Nature. Авторы этой научной работы разрезали тело мушки на семь тысяч тонких слоев. Каждый срез просканировали электронным микроскопом, а искусственный интеллект собрал объемную модель. Сотня ученых вручную проверили работу программы, проследив отростки 140 тысяч нейронов и разметив все физические контакты.

Затем математическая модель оценила силу влияния каждой клетки на остальные. Программа рассчитала 20 миллиардов взаимодействий и показала пути прохождения сигналов. В расчетах сила влияния зависела только от количества связей между клетками. Ученые сделали оговорку: плотность структуры не всегда гарантирует сильную функциональную передачу импульса.

Главный вывод исследования коснулся системы движения. Оказалось, двигательные нейроны получали самые сильные команды от чувствительных клеток той же части тела. Биологи подтвердили существование независимых локальных сетей. Для простых действий лапке мушки не требовался приказ из головы: она управляла собой, опираясь на местные ощущения от поверхности.

Мозг тоже передавал информацию мышцам, но его влияние оказалось слабее местных рефлексов. Ученые нашли тысячу нисходящих нервных клеток от головы к телу и две тысячи восходящих. Эти пути образовали модули для конкретных задач вроде питания или уклонения от угроз. По мнению авторов научной работы, нисходящие сигналы мозга координировали рефлексы, а не отдавали прямые приказы мышцам.

Анализ высших центров вычислений выявил крайне мало прямых выходов от зон памяти на двигательные нейроны. Когнитивные центры мушки работали как стратеги: следили за направлением полета или запахами, но не вмешивались в механику шагов. Нейробиологи соотнесли это устройство с гипотезами распределенного контроля.

Создание коннектома завершило долгий этап в анатомии насекомых. Объем новых данных дал основу для понимания координации тела без жесткого централизованного руководства. Структура связей показала возникновение сложного поведения из работы местных контуров. Дальнейшие опыты определят масштабы применения этого принципа у других видов.

Илья Гриднев

206 статей

Автор материалов на стыке разных областей знания — от археологии и палеонтологии до физики и технологий. Интересуется тем, как работает мир, и рассказывает об этом понятно и увлекательно.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram