Отображая мозг: нейрон за нейроном

+7 926 604 54 63 address
 Мозг взрослой дрозофилы содержит около 100 тыс. нейронов, мозг человека — от 86 до 100 млрд нейронов.
Мозг взрослой дрозофилы содержит около 100 тыс. нейронов, мозг человека — от 86 до 100 млрд нейронов.

Математик Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) и специалист по компьютерным наукам присоединились к международной команде нейробиологов, чтобы создать полную карту центра обучения и памяти мозга личинок плодовой мухи (дрозофилы), включающую все межнейронные связи. Работа стала одним из первых шагов на пути к отображению принципов работы мозга млекопитающих.

В статье, опубликованной в последнем выпуске журнала Nature, команда сообщила о составлении карты мозга, известной как «коннектом» (connectome).

Проект оказался важной вехой на пути к пониманию принципов формирования связей между нейронами в головном мозге млекопитающих. Часть мозга личинок плодовой мухи, использованная в исследовании, примерно соответствует части коры головного мозга более сложноорганизованных животных.

Раньше «никто никогда не делал полного коннектома, кроме как для мозга круглого червя с примерно 300 нейронами», — рассказывает Кэри Э. Прибе (Carey E. Priebe), профессор прикладной математики и статистики в инженерной школе Уитинг (Whiting School of Engineering) Джона Хопкинса.

Часть мозга личинок плодовой мухи, нанесённая на карту в ходе проекта, включала, примерно, 1600 из 10 тыс. нейронов, содержащихся во всём мозге личинки. Мозг взрослой мухи содержит около 100 тыс. нейронов — намного меньше, чем мозг млекопитающих, устроенный гораздо сложнее. Наиболее сложной организацией характеризуется человеческий мозг — в нём от 86 до 100 млрд нейронов.

В ходе нового исследования Прибе и Янгсер Парк (Youngser Park), специалист по компьютерным наукам из Центра исследований изображений Школы Уитинг (Whiting School’s Center for Imaging Science), провели статистический анализ связей между нейронами, обнаруженных в мозге личинки плодовой мухи нейрофизиологами. Последние использовали в своей работе электронную микроскопию.

Анализ Прибе и Парка выявил примеры связей между шестью типами нейронов, которые ранее описывались некорректно или были совершенно неизвестны. Задача примерно аналогична выяснению отношений между всеми частями сложной электрической сети.

В новом исследовании основное внимание уделялось структурным связям. Вопрос, как связи коррелируют с конкретным поведением, авторы разбирать не стали: он был рассмотрен в исследовании, над которым Прибе и Парк работали в прошлом. Его результаты были опубликованы три года назад в журнале Science. Тогда учёные определили 29 отдельных типов поведения личинок плодовой мухи, включая ползание вперёд и назад, возможность сгибаться и отворачиваться от конкретных запахов. Два исследователя из Университета Джонса Хопкинса затем отобразили нейроны, запускающие эти действия.

Прибе также заметил, что, хотя и не ожидает полного завершения изучения структуры синапсов человеческого мозга при своей жизни, считает, что новое исследование приближает этот момент.

.
Комментарии