• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
10.03.2023
Сергей Васильев
1 232

Ученые составили полную карту мозга дрозофилы

5.1

Получена детальная карта связей между нейронами личинки дрозофилы — самая масштабная и точная структура нервной системы из всех, существующих на сегодня.

©University of Cambridge, Johns Hopkins University / Автор: Visellia Orfius

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.

©University of Cambridge, Johns Hopkins University

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 15:12
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

12 часов назад
Мария Азарова

Ученые выявили генетическую мутацию, ответственную за напоминающий лакричные конфеты «салмиак» окрас шерсти, который недавно появился у домашних кошек в Финляндии.

Вчера, 11:00
НИУ ВШЭ

Исследователи Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ использовали технологии автоматического распознавания эмоций для изучения благотворительного поведения. В рамках эксперимента ученые показали 45 участникам исследования фотографии собак, нуждающихся в помощи, и предложили сделать пожертвования в их поддержку. Эмоциональные реакции на изображения определяли по мимической активности с помощью программы FaceReader. Оказалось, что чем сильнее участники испытывали грусть и гнев, тем больше денег они готовы были отдать в благотворительные фонды, при этом персональный уровень финансового благополучия не влиял на размер пожертвований.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Позавчера, 15:12
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: