Международная группа ученых смогла создать первую карту всех нейронов в мозге взрослого животного, которое может передвигаться и видеть. Исследователи тщательно проанализировали нервные клетки плодовой мушки. О своем достижении нейробиологи рассказали в журнале Nature.
Команда ученых называется консорциум FlyWire. В состав вошли сотрудники Лаборатории молекулярной биологии MRC из Кембриджа, Принстонского университета, Университета Вермонта и Кембриджского университета. Специалисты создали схему соединений всех 139 255 нейронов в мозге мушки, между которыми 50 млн связей. Показатель в разы отличается от всех прошлых достижений ученых. Например, ранее они создали карту нейронов личинки плодовой мушки, у которых всего 3016 нервных клеток.
Технологически процесс оказался не самым простым. Сначала в мозгу самки, ширина которого не превышает 1 мм, сделали 7 тыс. срезов по 40 нм. Затем фрагменты отсканировали с помощью электронного микроскопа высокого разрешения. После этого потребовалось проанализировать больше 100 ТБ данных изображений. Вручную людям сложно это сделать, поэтому специалисты создали ИИ-алгоритм, который идентифицировал нейроны и создавал между ними связи. Результаты дополнительно проверили сотрудники из 76 лабораторий, в том числе 287 исследователей, а также группы волонтеров.
Как отметили ученые, их работа помогает приблизиться к пониманию работы мозга. По словам исследователей, в основном они не имеют «ни малейшего представления» о работе нейронов у большинства живых существ. Изучение мушки стало первым шагом к раскрытию тайны мозга. Такие насекомые умеют ходить, летать, самостоятельно ориентироваться в пространстве и делать другие сложные вещи. Поэтому карта нейронов поможет разобраться в том, как устроены эти процессы.
Нейробиологи отметили, что нашли некоторые сходства между новой подробной схемой и прошлыми работами ученых. Например, они выяснили, что мозг — это не уникальная структура вроде снежинки, а система, существующая по определенным правилам. Также ученые рассказали, что примерно 0,5% нейронов имеют некоторые возможности развития, которые могут привести к неправильной установке связей между нервными клетками.
В будущем нейробиологи собираются изучить мозг самца, поскольку он имеет ряд отличий. Затем изучение данных поможет приступить и к работе над картами нейронов других существ. При этом ученые пытаются понять, как устроен мозг человека. Например, недавно американские ученые выяснили, что мозг женщин меняется во время беременности. Они смогли сделать детальные снимки и показать разницу.