Науковці вперше повністю відтворили конектом личинки плодової мушки — мапу синаптичних зв'язків у її мозку. Вона містить понад три тисячі нейронів та 548 тисяч синапсів. Перший опис конектома комахи опублікований у Science.
Реконструкція мозку личинки дрозофіли. Johns Hopkins University/University of Cambridge
Що таке конектом?
Однією з визначальних характеристик мозку, яка необхідна для розуміння механізмів його роботи, є схема синаптичних зв'язків у ньому — конектом. Втім, візуалізувати мозок з тисячами нейронів та синапсів, є дуже складною технологічною задачею, тому досі вченим вдавалося описати конектоми лише таких простих організмів, як нематоди Caenorhabditis elegans, личинки покривника Ciona intestinalis та кільчастого черва Platynereis dumerilii.
Для складніших же організмів вченим вдавалося розглянути зв'язки лише в окремих регіонах мозку, чого недостатньо для повного розуміння його функціонування, адже і віддалені частини органа тісно пов'язані між собою. Тепер же команді вчених вдалося отримати повну мапу конектому личинки плодової мушки Drosophila melanogaster.
Що знайшли у мозку комахи?
Попри те, що, на перший погляд, личинка плодової мушки здається доволі непримітною, вона володіє компактним мозком з кількома тисячами нейронів та має багатий поведінковий репертуар з короткочасною та довгостроковою пам'яттю. Крім того, її мозкові структури подібні до мозку дорослих мушок та інших видів комах, а вчені мають значний арсенал інструментів для дослідження дрозофіл. Тому личинки є зручним об'єктом дослідження.
Дослідити мозок личинок вчені змогли у нанометровому масштабі за допомогою електронної мікроскопії, а також розробили алгоритм, який дозволив відстежити шляхи поширення сигналів синапсами всього мозку. У підсумку науковцям вдалося відтворити весь об'єм мозку личинки комахи з 3 016 нейронами та близько 548 тисячами синапсів. На основі синаптичних зв'язків, дослідники класифікували 93 різні типи нейронів, які відрізняються також за функціями і морфологією.
Раніше ми розповідали, як вченим вперше вдалося постежити за активністю мозку восьминогів під час їхньої активності.