محققان نقشه کاملی از اتصالات عصبی مغز مگس میوه را ترسیم می کنند

پیشرفتی که توسط NIH پشتیب، می شود، درک فرآیندهای مغزی در حیوانات بزرگ را ارتقا می دهد

2 اکتبر 2024 • بی،ه مطبوعاتی

یک تیم علمی با حمایت مؤسسه ملی بهداشت (NIH) از اولین نقشه کامل از اتصالات عصبی مغز مگس میوه رونمایی کرد. این نقشه یک نمودار سیم کشی را ارائه می دهد که به ،وان شبکه عصبی شناخته می شود، که بزرگترین و کامل ترین شبکه عصبی است که تاکنون برای یک حیوان بالغ ایجاد شده است. این کار اطلاعات مهمی در مورد نحوه سیم کشی مغزها و سیگنال هایی که زیربنای عملکرد سالم مغز هستند را ارائه می دهد. این مطالعه که جزئیات بیش از 50 میلیون ارتباط بین بیش از 130000 نورون را نشان می دهد، به ،وان بخشی از ... بسته از نه مقاله در مجله طبیعت.

او گفت: "مگس میوه کوچک به طرز شگفت آوری پیچیده است و به ،وان یک مدل قدرتمند برای درک زیربنای بیولوژیکی رفتار عمل کرده است." جان نگای، دکتری ، مدیر مؤسسه ملی بهداشت تحقیق مغز از طریق ابتکار فناوری های عصبی نوآورانه® ، یا Brain Initiative® . این پیشرفت نه تنها مجموعه جدیدی از ابزارها را در اختیار محققان قرار می دهد تا بفهمند چگونه مدارها در مغز رفتار را هدایت می کنند، بلکه مهمتر از آن، به ،وان پیش درآمدی برای تلاش های مداوم با بودجه مغز برای نقشه برداری از ارتباطات بین مغز ،داران بزرگتر عمل می کند. انسان ها.”

نقشه اتصال طیف کاملی از طبقات سلولی در مغز مگس سرکه را نشان می دهد و انواع مختلف نورون ها و اتصالات شیمیایی یا سیناپس ها را بین نورون ها شناسایی می کند. همچنین بینشی در مورد نوع انتقال دهنده عصبی (مواد شیمیایی مانند دوپامین یا سروتونین) که توسط هر سلول عصبی ترشح می شود، ارائه می دهد.

محققان همچنین نقشه ای از پیش بینی ها بین نواحی مغز ایجاد ،د که به آن پروژکشن معروف است و سازماندهی نیمکره ها و مدارهای رفتاری درون مغز مگس را ردیابی می کند. این اجازه می دهد تا نقشه دقیق مدارهای مغزی خاصی را که رفتار را کنترل می کنند، مانند مدار چشمی مغز، که محرک های بصری را دریافت می کند و تغییرات رفتاری ایجاد می کند که بدن مگس را در طول پرواز هدایت می کند، انجام می دهد.

در مقاله ضمیمه، محققان شبکه عصبی مگس را توضیح می دهند و انواع سلول ها، ک، ها و موارد دیگر را شرح می دهند. این شامل اطلاعات مهمی برای محققان و دیگر، است که از شبکه عصبی برای پیشبرد درک ما از فیزیولوژی و رفتار مغز استفاده خواهند کرد.

مگس سرکه قادر به شناخت و رفتار شگفت آور پیشرفته ای است که آنها را به یک کاندیدای ایده آل برای این پروژه اولیه شبکه عصبی تبدیل می کند. به ،وان مثال، آنها می توانند خاطرات طول، مدت ایجاد کنند، در تعاملات اجتماعی شرکت کنند و در فواصل طول، حرکت کنند. اکنون که اتصال مگس سرکه ایجاد شده است، می توان از همین روش برای ایجاد سریع نقشه های مشابه در حیوانات با مغز بزرگتر استفاده کرد. به ،وان مثال، نقشه جدید ممکن است به ،وان مرجعی برای درک چگونگی تأثیر طیفی از جهش های انس، بر ارتباطات مغزی باشد.

برای ایجاد شبکه عصبی مگس، محققان از... تصاویر میکروسکوپ الکترونی از مغز یک مگس کامل که به صورت عمومی منتشر شد و از یک برنامه رایانه ای برای شناسایی خودکار یا "بخش بندی" نورون ها در تصاویر استفاده کرد. این نرم افزار بی خطا نیست، بنابراین محققان یک سیستم مح،اتی از ابزارها ایجاد ،د که به یک جامعه تحقیقاتی آنلاین بزرگ اجازه می دهد به کلیپ ها نگاه کنند، آنها را از نظر دقت بررسی کنند، و انواع سلول ها و دسته بندی ها را به شیوه ای مبتنی بر جامعه حاشیه نویسی کنند. تصحیح برای شناسایی و شناسایی نورون های فردی توسط کنسرسیوم مگس سرکه تکمیل شد آزمایشگاه هایی به نام FlyWire که شامل دانشمند، از سراسر جهان بود.

دکتر شلی آوینیوولی، سرپرست مؤسسه ملی بهداشت رو، مؤسسه ملی سلامت، در حال باز ، تصحیح برای جامعه علمی بزرگ تر در حال مطالعه این مگس می گوید: «در سال 2021، تنها 15 درصد از نورون ها بررسی شدند مغز شتاب گرفته است که با چه سرعتی توانستیم این شبکه عصبی را کامل کنیم.

ابزار تجزیه و تحلیل داده ها برای شبکه عصبی کامل مگس سرکه را می تو،د در لینک زیر بیابید: https://codex.flywire.ai/ . محققان می توانند با داده های شبکه عصبی در ... https://fafb-flywire.catmaid.org/ . این مطالعه توسط ابتکار BRAIN مؤسسه ملی بهداشت، یک همکاری بین رشته ای پشتیب، شد. 10 موسسه ملی بهداشت موسسات و مراکز این محققان را قادر می سازد تا مغز را در سطوح بی سابقه ای از جزئیات در سلامت و بیماری درک کنند و نحوه درمان، پیشگیری و درمان اختلالات مغزی را بهبود بخشند.

تحقیق مغز از طریق توسعه فناوری های عصبی نوآورانه BRAIN® Initiative و BRAIN® Initiative علائم تجاری ثبت شده و، بهداشت و خدمات انس، ایالات متحده هستند.

مراجع

دورکنوالد، اس.، ماتسلیا، ا.، استرلینگ، ای. آر.، شلگل، پی، یو، اس.، مک کلار، سی. ای.، لین، آ.، کاستا، ام.، آیک،، ک.، یین، ی.، نقره اسمیت، W., Schneider-Mizell, C., Jordan, C.S., Brittain, D., Halageri, A., Kuehner, K., Ogedengbe, O., Morey, R., Gager, J., ... کنسرسیوم FlyWire. (2024). نمودار سیم کشی عصبی مغز یک بزرگسال. طبیعت. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07558-y

شلگل، پی، یین، ی، بیتس، ای. G., Capdevila, L.S., Sane, V.A., Fragniere, A.M.C., Ki،at, L., Pleijzier, M.W., Stürner, T., Tamimi, I.F.M., Dunne, C.R., … Jefferis, GSXE (2024). توضیح کامل مغز و نوشتن سلول های چند پیوندی مگس میوه. طبیعت. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07686-5

کمک های مالی

MH117815 ، MH129268 ، MH120679 ، NS126935