Randare de Philipp Schlegel/University of Cambridge/MRC-LMB

Prima hartă completă a creierului unei musculițe de oțet deschide noi perspective în neuroștiințe7 min read

De Adriana Moscu 04.10.2024

O echipă internațională a realizat prima hartă completă a creierului unei musculițe de oțet și a cartografiat toți neuronii și conexiunile dintre aceștia. Descoperirea deschide noi perspective în înțelegerea funcționării creierului și a circuitelor neuronale.

Cercetători de la mai multe universități au creat prima hartă detaliată a fiecărui neuron și a celor 50 de milioane de conexiuni din creierul unei musculițe de oțet adulte. Acest proiect important a fost realizat de Consorțiul FlyWire, care include cercetători de la instituții prestigioase precum Laboratorul de Biologie Moleculară MRC, Universitatea Princeton, Universitatea din Vermont și Universitatea din Cambridge. Descoperirea a fost publicată într-un set de două articole în revista Nature.// „Neuronal wiring diagram of an adult brain”, nature.com //

Diagrama celor 139.255 de neuroni din creierul unei musculițe de oțet adulte este prima realizată pentru un animal complex, capabil să se deplaseze și să vadă. Până acum, au fost cartografiate doar creiere mai mici, cum ar fi cel al larvei de musculiță de oțet, cu 3.016 neuroni, sau cel al unui vierme nematod, cu 302 neuroni. 

Cercetătorii consideră această hartă un pas important pentru cartografierea creierelor mai mari, inclusiv cel uman. Fiind un model des folosit în cercetare, harta creierului musculiței va ajuta la înțelegerea modului în care funcționează circuitele neuronale.

Pentru a înțelege cum funcționează creierul, este esențială descrierea modului în care toți neuronii se conectează și permit procesul de gândire. Până acum, pentru majoritatea creierelor, rețelele neuronale sunt în mare parte necunoscute. 

Musculițele de oțet, de exemplu, au capacități complexe, precum mersul, zborul, navigarea, iar masculii pot chiar cânta pentru femele. Diagramele circuitelor neuronale reprezintă un prim pas către înțelegerea funcțiilor precum controlul mișcărilor sau recunoașterea altor indivizi.

Întreaga bază de date// O poți accesa aici: codex.flywire.ai // realizată în urma acestei cercetări este acum deschisă și accesibilă gratuit pentru toți cercetătorii, cu scopul de a avansa înțelegerea modului în care funcționează un creier sănătos. Pe viitor, spun inițiatorii studiului, va fi posibilă compararea modului în care apar disfuncționalități în creier, în special în cazul afecțiunilor de sănătate mintală.

Oamenii de știință au observat asemănări semnificative între conexiunile neuronale din această hartă și cercetările anterioare, care au cartografiat părți mai mici ale creierului musculiței de oțet. Aceste rezultate sugerează că există multe similitudini în structura creierelor între indivizi, contrar ideii că fiecare creier ar fi unic, precum un fulg de zăpadă. 

De asemenea, cercetătorii au descoperit că aproximativ 0,5% dintre neuroni prezintă variații de dezvoltare, ceea ce ar putea duce la conectări eronate. Acest fenomen va reprezenta o direcție importantă de cercetare în viitor, pentru a determina dacă aceste variații sunt legate de individualitate sau de tulburările cerebrale.

Dar cum a decurs experimentul? Creierul unei musculițe de oțet are mai puțin de un milimetru lățime. Cercetătorii au folosit un creier de femelă, secționat în 7.000 de felii subțiri de 40 de nanometri, care au fost scanate cu microscopie electronică de înaltă rezoluție la Janelia Research Campus din SUA. Analizarea celor peste 100 de terabiți de date imagistice, pentru a extrage formele a aproximativ 140.000 de neuroni și 50 de milioane de conexiuni, ar fi fost imposibilă manual. În schimb, s-a folosit un program de inteligență artificială dezvoltată la Universitatea Princeton pentru a identifica și cartografia neuronii și conexiunile. 

Totuși, AI-ul dă încă multe erori în seturi de date de asemenea dimensiuni. Pentru a corecta aceste erori, Consorțiul FlyWire, format din echipe din 76 de laboratoare și 287 de cercetători, împreună cu voluntari, a petrecut echivalentul a 33 de ani de muncă pentru a verifica manual toate datele.

Proiectul reprezintă un pas important în neuroștiințe, deschizând calea către cartografierea creierului unor animale mai complexe, precum șoarecii. În plus, cercetătorii au adăugat detalii suplimentare, clasificând peste 8.000 de tipuri de celule din creier.



Text de

Adriana Moscu

Este jurnalistă și, de peste 20 de ani, se bucură de principalul avantaj al profesiei, pentru că nicio zi nu seamănă cu alta. Are o relație de love-hate cu oamenii, pe care, de cele mai multe ori, îi îmblânzește prin interviuri.

SĂNĂTATE|FYI

Dispozitivile de vapat sunt periculoase pentru sănătate, mai ales cele cu aromă de fructe de pădure

De
Un nou studiu avertizează că țigările electronice cu arome, mai ales cele de fructe de pădure, pot compromite plămânii și capacitatea organismului de a lupta împotriva infecțiilor respiratorii.
MEDIU|FYI

2024 va fi, aproape sigur, cel mai cald an înregistrat vreodată

De
După o perioadă cu tot mai multe fenomene meteo extreme, 2024 ar putea deveni cel mai călduros an înregistrat, cu temperaturi la nivel global care ar putea crește cu 1,5°C față de perioada dinaintea Revoluției Industriale, a anunțat joi agenția europeană de monitorizare a climei, Copernicus.
SĂNĂTATE|SOLUȚII

Microcipuri de dimensiunea unui timbru care imită creierul uman ar putea accelera tratamentele pentru Alzheimer

De
Tehnologia avansată creier-pe-cip dezvoltată de cercetătorii sprijiniți de Uniunea Europeană ajută la eficientizarea potențialelor tratamente pentru bolile neurologice.
MEDIU|FYI

Primele forme de scriere din lume ar putea fi legate de simbolurile comerciale folosite în Mesopotamia

De
Cercetătorii au identificat motive gravate pe sigilii cilindrice din perioada de dinaintea scrierii, folosite în comerțul cu produse agricole și textile. Aceste simboluri comerciale ar putea reprezenta o sursă pentru dezvoltarea primelor forme de scriere.