Ученые составили полную карту мозга дрозофилы
Получена детальная карта связей между нейронами личинки дрозофилы — самая масштабная и точная структура нервной системы из всех, существующих на сегодня.
Полное описание структуры связей в мозге или нервной системе в целом называется коннектомом. Он во многом определяет способности организма к восприятию и сложному поведению. Недавно ученым удалось разобраться в коннектоме личинки дрозофилы, включая головной мозг и нервную цепочку, охватив в общей сложности 3016 нервных клеток и около 548 тысяч синапсов — связей между ними. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
До сих пор такую работу удавалось проделать лишь для совсем примитивных организмов, нервная система которых включает не более нескольких сотен нейронов, таких как нематоды C. elegans (302 нейрона и 7600 синапсов) и асцидии (177 нейронов и 6618 синапсов). Продолжается картографирование коннектома взрослых дрозофил, и пару лет назад ученые описали его часть. Однако новая статья предоставила первый пример полностью картографированной нервной системы насекомого, пусть пока и «недоразвитой» личинки.
Майкл Виндинг (Michael Winding) и его коллеги из Кембриджского университета кропотливо исследовали срезы мозга личинок дрозофил в возрасте шести часов под электронным микроскопом. Вся структура занимает лишь 170 х 160 х 70 микрометров объема. Данные микроскопии сводили воедино с помощью ПО, специально разработанного в Университете Джонса Хопкинса. Компьютерная система автоматически распознавала разные типы нейронов и синапсов, позволяя определять нервные паттерны, связанные с разными функциями.
Уже первый анализ полученной «карты мозга» принес несколько неожиданных находок. Во-первых, ученые отметили большое число зигзагообразных нейронных путей, которые перескакивают из одного полушария в другое. Во-вторых, обнаружилось, что лишь около двух третей от всех связей между нейронами представляют собой классические синапсы, соединяющие аксон передающей сигнал клетки с дендритом воспринимающей. Целая треть приходится на «неканонические» взаимодействия: аксон с аксоном, дендрит с дендритом, дендрит с аксоном. Такие варианты были известны и прежде, но никто не думал, что они могут быть настолько распространены.
Как и ожидалось, коннектом дрозофилы демонстрирует не только слоистую структуру, включающую несколько «уровней» нейронов, но и сегментированность. В частности, клетки, связанные с обработкой данных той или иной модальности (запах, зрение и тому подобное) объединены в отдельные группы. В некоторых областях, особенно связанных с обучением, контакты между нервными клетками многократно усилены параллельными и обратными связями. Такая структура напоминает остаточные искусственные нейронные сети, которые сегодня ученые активно разрабатывают и применяют.
Стоит заметить, что на выяснение коннектома нематод ушло 14 лет, а дрозофил — 12 лет. При этом мозг мыши в миллионы раз крупнее, чем у насекомых, а человеческий — еще на порядки больше и сложнее. Когда ученые смогут определять коннектом настолько масштабных нервных систем и сколько времени займет такая работа — неизвестно.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Физтехи предложили аналитический способ описания передачи энергии от ультракороткого лазерного импульса к квантовому осциллятору, находящемуся в тепловом равновесии. Эта модель показывает, как сверхкороткие вспышки света возбуждают микроскопические системы — молекулы, кристаллы, плазмоны, фотоны и электронные центры в веществе. Это важно для разработки методов сверхбыстрого управления веществом, генерации терагерцового излучения и подбора оптимальных параметров лазерных импульсов для возбуждения заданных состояний материала.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии