Vědci poprvé zmapovali kompletní nervový systém octomilky: Překvapivý objev mění pohled na řízení chování
InovaceMezinárodní tým vědců z Harvard Medical School a Princetonské univerzity poprvé publikoval kompletní mapu všech nervových spojení v centrálním nervovém systému dospělé octomilky.
Mezinárodní tým vědců z Harvard Medical School a Princetonské univerzity poprvé publikoval kompletní mapu všech nervových spojení v centrálním nervovém systému dospělé octomilky. Tento průlomový connectom, který zahrnuje mozek i ekvivalent míchy – takzvanou nervovou šňůru – otevírá nové možnosti pro studium komplexního chování, jako je chůze nebo létání, a pro hlubší pochopení základních principů fungování nervových systémů.
„Poprvé vidíme všechny neurony a jejich spojení jako kompletní celek a můžeme se ptát, co se z toho naučíme,“ uvedla spoluautorka studie Rachel Wilson. Mapa nervových spojení, známá jako connectom, doplňuje dříve publikovaný connectom mozku octomilky o mapu její nervové šňůry, která řídí nohy, křídla a další přívěsky a zpracovává smyslové informace. Propojení těchto dvou částí je klíčové pro holistické pochopení interakce mozku a těla.
Analýza connectomu přinesla překvapivý objev: mnoho chování octomilky je řízeno lokálními nervovými okruhy v příslušných částech těla, nikoli centrálním řídicím centrem v mozku. Například pohyb nohy je primárně kontrolován lokálními okruhy pro tuto nohu, které pak komunikují s okruhy pro ostatní nohy, aby zajistily koordinované pohyby, jako je chůze. Tento poznatek zpochybňuje dlouhodobou představu o centralizovaném řízení motoriky.
Octomilka Drosophila melanogaster je ideálním modelovým organismem pro studium těchto otázek. Je snadno chovatelná v laboratoři a navzdory relativně jednoduchému nervovému systému s přibližně 160 000 neurony vykazuje komplexní chování, jako je navigace, sociální interakce, učení a reakce na smyslové podněty. Vědci navíc disponují sofistikovanou genetickou výbavou, která jim umožňuje přistupovat k jednotlivým neuronům a řídit jejich aktivitu.
Pro vytvoření connectomu tým vytvořil tisíce tenkých řezů jedné octomilky, které následně nasnímal elektronovou mikroskopií. Miliony snímků neuronů a jejich spojení byly poté pomocí nástrojů umělé inteligence zarovnány a spojeny do ucelené 3D mapy. Ačkoli mapa nezahrnuje celé tělo mouchy, vědci dokázali propojit neurony centrálního nervového systému s těmi v mnoha jejích přívěscích a smyslových orgánech.
Connectom je nyní volně dostupný online pro další vědce, což umožní formulovat nové hypotézy a testovat je v laboratoři. Výzkumníci již plánují přidat další informace, například o neuropeptidech, a doufají, že poznatky z connectomu odhalí základní principy fungování nervových systémů napříč druhy, včetně člověka. Objevy z octomilek se již v minulosti osvědčily při překladu do savců v oblastech, jako je navigace, čich a paměť. Práce může mít také aplikace v umělé inteligenci, kde by biologické informace mohly inspirovat design umělých agentů a robotů.