Учени създават най-сложната досега верижна карта на мозъка на насекомо

Това ще позволи на изследователите да развият „механичното разбиране за това как работи мозъкът“.

Учени изследват структурата на мозъците ги картографират в някои детайли, но все още не знаят как точно се обработват данните – за това е необходима подробна „карта на веригата“ на мозъка.

„Ако искаме да разберем кои сме и как мислим, част от това е разбирането на механизма на мисълта. И ключът към това е да знаем как невроните се свързват един с друг.“

каза старши автор Джошуа Т. Фогелщайн, биомедицински инженер, който специализира в проекти, свързани с изследването на връзките на нервната система.

Първият опит за картографиране на мозък – 14-годишно изследване на кръглия червей, започнало през 70-те години на миналия век, довело до частична карта и Нобелова награда. Оттогава са картографирани частични конектоми в много системи, включително мухи, мишки и дори хора, но тези реконструкции обикновено представляват само малка част от общия мозък.

Тези карти се наричат конектоми.

Сега, новият конектом на лаврата на плодова муха (Drosophila melanogaster), е най-пълната, както и най-обширната карта на цял мозък на насекомо, създавана някога. Той включва 3016 неврона и всяка връзка между тях: 548 000 на брой.

Картата ще помогне на изследователите да проучат по-добре как мозъците на насекомите и животните контролират поведението, ученето, функциите на тялото и много други. Работата може дори да вдъхнови подобрения в Изкуствения интелект.

„До този момент не сме виждали структурата на какъвто и да е мозък, освен на кръглия червей Caenorhabditis Elegans, поповата лъжичка и ларвата на морски пръстеновиден червей, всички от които имат няколкостотин неврони.“

каза професорът Марта Златич от Лабораторията по молекулярна биология на MRC.

„Невронауката работи най-вече без верижни карти. Без да знаем структурата на мозъка, ние предполагаме начина, по който се изпълняват изчисленията. Но сега можем да започнем да придобиваме механично разбиране за това как работи той.“

За да изгради картата, екипът сканира хиляди разрези от мозъка на ларвата с електронен микроскоп, след което ги интегрира в подробна карта, отбелязвайки всички невронни връзки. Оттам те използват изчислителни инструменти, за да идентифицират вероятните пътища на информационния поток и видовете „мотиви на веригата“ в мозъка на насекомото.

Те дори забелязаха, че някои структурни характеристики много приличат на най-съвременната архитектура за дълбоко обучение.

Като следваща стъпка екипът ще проучи структурите, използвани за поведенчески функции като учене и вземане на решения, и ще изследва активността на конектома, докато насекомото извършва специфични дейности. И докато ларвата на плодовата муха е просто насекомо, изследователите очакват да видят подобни модели и при големи животни.

„По същия начин, по който гените се запазват в животинското царство, мисля, че основните мотиви на веригата, които прилагат тези фундаментални поведения, също ще бъдат запазени“

каза Златич.