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 Физтехи разработали стохастический вариант метода Франк—Вульфа для моделирования равновесного распределения транспортных потоков. Особенность нового подхода — использование случайных фрагментов из большого массива данных — ускоряет вычисления, при этом в экспериментах метод показывает качество решения, сопоставимое с классическими алгоритмами.
Наша планета имеет шансы уцелеть во время превращения Солнца в красного гиганта и избежать полного уничтожения в термоядерном пекле. Финальная судьба Земли определится хрупким балансом между гравитационным притяжением раздувающегося светила и потерей им своей массы, из-за которой хватка звезды ослабнет и позволит планете отодвинуться на более безопасную орбиту.
Во время эксперимента с новорожденными исследователи заметили, что мозг детей способен сопоставлять количество объектов в разных «каналах» восприятия. Он реагировал по-разному на информацию о количестве, которая подавалась через слух и изображения. Это говорит о том, что человек уже рождается с базовой системой «обработки численности», то есть мозг может оценивать количество элементов еще до того, как ребенок начинает говорить или осваивать счет.
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.
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.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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