Η πρώτη πλήρης χαρτογράφηση όλων των νευρώνων ενός ενήλικου εγκεφάλου και των συνάψεών του πραγματοποιήθηκε στον εγκέφαλο μιας φρουτόμυγας. Αυτό το επίτευγμα ήρθε ως αποτέλεσμα μιας μεγάλης διεθνούς συνεργασίας επιστημόνων και δημοσιεύεται σήμερα σε μια σειρά άρθρων στο περιοδικό Nature.

Το διάγραμμα (connectome ή δικτύωμα) όλων των σχεδόν 140.000 νευρώνων και των 54,5 εκατομμυρίων συνδέσεων που συναντώνται στον εγκέφαλο της ενήλικης μύγας είναι το πρώτο ενός εγκεφάλου ζώου που μπορεί να περπατήσει και να δει. Προηγούμενες προσπάθειες έχουν ολοκληρώσει τα διαγράμματα για πολύ μικρότερους εγκέφαλους, όπως μιας προνύμφης φρουτόμυγας, που έχει 3.016 νευρώνες.

Ο εγκέφαλος της φρουτόμυγας (Drosophila melanogaster) περιέχει περίπου ένα εκατομμύριο φορές λιγότερους νευρώνες από τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Ωστόσο, θεωρείται σημαντικός για τη νευροεπιστήμη, καθώς η φρουτόμυγα λύνει πολλά από τα ίδια προβλήματα που λύνει και ο άνθρωπος και είναι ικανή για περίπλοκες συμπεριφορές, όπως το περπάτημα, το πέταγμα, συμπεριφορές μάθησης και μνήμης, πλοήγηση, ακόμα και κοινωνικές αλληλεπιδράσεις.

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι ο χάρτης ολόκληρου του εγκεφάλου της μύγας είναι ένα βασικό πρώτο βήμα για την ολοκλήρωση της χαρτογράφησης και την κατανόηση μεγαλύτερων εγκεφάλων.

Ο διευθυντής της πρωτοβουλίας των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ «The BRAIN Initiative», Τζον Νγκάι, χαρακτηρίζει την έρευνα αυτή «όροσημο που όχι μόνο παρέχει στους ερευνητές ένα νέο σύνολο εργαλείων για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κυκλώματα του εγκεφάλου καθοδηγούν τη συμπεριφορά, αλλά κυρίως λειτουργεί ως πρόδρομος για τις τρέχουσες προσπάθειες που χρηματοδοτούνται από το BRAIN για τη χαρτογράφηση των συνδέσεων μεγαλύτερων εγκεφάλων θηλαστικών και ανθρώπων».

Ένας ολόκληρος εγκέφαλος μύγας έχει πλάτος μικρότερο από ένα χιλιοστό. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εικόνες του εγκεφάλου μιας θηλυκής φρουτόμυγας από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και ανακατασκεύασαν όλους τους νευρώνες με τη βοήθεια εργαλείου τεχνητής νοημοσύνης που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον. Ωστόσο, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη κάνει πολλά λάθη σε σύνολα δεδομένων αυτού του μεγέθους, η κοινοπραξία FlyWire που αποτελείται από 287 ερευνητές σε ομάδες από περισσότερα από 76 εργαστήρια σε όλο τον κόσμο και εθελοντές, δαπάνησε περίπου 33 ανθρωποέτη για την επίπονη διόρθωση όλων των δεδομένων.

Το πλήρες σύνολο δεδομένων της χαρτογράφησης διατίθεται δωρεάν στο διαδίκτυο (flywire.ai), προκειμένου να χρησιμοποιηθεί και από άλλους ερευνητές.

Σύνδεσμοι για τις επιστημονικές δημοσιεύσεις:

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07558-y

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07686-5

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07763-9

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07953-5

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07967-z

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07968-y

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07981-1

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07982-0

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07854-7