Kompletan konektom mužjaka voćne mušice: mapa od 166.000+ neurona omogućava poređenje sa ženkom

Tim naučnika je napravio prvu potpunu mapu centralnog nervnog sistema mužjaka voćne mušice, uključujući mozak, obe optičke lože i ventralni nervni konar — ukupno više od 166.000 neurona. Podaci omogućavaju direktno poređenje sa ranije objavljenom mapom moždanih veza ženke iz 2024. godine (oko 140.000 neurona) i već služe kao osnova za više pratećih studija.

This animation shows neurons that are specific to the male connectome, as well as neurons that are present in both males and females but differ between them. The male connectome will allow researchers to compare male and female fly brains and understand complex social behaviors — like mating and aggression — that can vary by sex. | Credit: Data acquired and analyzed by the FlyEM Project Team at HHMI's Janelia Research Campus, the Cambridge Connectomics Group, and Google Research. Video by Philip Hubbard/HHMI Janelia Research Campus

Gde je objavljeno i ko je učestvovao

Mapa, prvo objavljena kao preprint, zvanično je objavljena 3. septembra u časopisima Cell i Current Biology. Podatke su prikupili i analizirali FlyEM Project Team pri HHMI Janelia Research Campus, Cambridge Connectomics Group i Google Research.

This animation shows all the types of neurons in the central nervous system of the male fruit fly. The newly completed connectome is the first map of an entire male fruit fly central nervous system, comprising all the neurons in the brain, both optic lobes and the ventral nerve cord. | Credit: Data acquired and analyzed by the FlyEM Project Team at HHMI's Janelia Research Campus, the Cambridge Connectomics Group, and Google Research. Video by Philip Hubbard/HHMI Janelia Research Campus

Zašto je ovo važno

Kompletan konektom omogućava istraživačima da precizno identifikuju razlike i sličnosti između muškog i ženskog nervnog sistema i da povežu specifične neuronske strukture sa ponašanjem — od senzorne obrade do kompleksnih socijalnih interakcija poput udvaranja i agresije. Gerrу Rubin iz Janelia kampusa ističe da je ovo prvi put da se može direktno uporediti obe polne verzije jedne vrste sa kompleksnim društvenim ponašanjem.

These neurons are responsible for allowing flies to process and react to tastes. | Credit: Inês de Haan Vicente

Tri prateće studije

Studija je objavljena zajedno sa tri rada koja koriste novu mapu za dublje analize:

• Obrada ukusa: Tim iz Champalimaud Foundation identifikovao je ukusne receptore koji su raspoređeni po nogama, krilima, usnim delovima i grlu, prateći njihove veze do mozga i način na koji utiču na ponašanja kao što su gutanje i hodanje.
• Vizuelna obrada: Pokazano je da vizuelna obrada prodire duboko u mozak i uključuje više od polovine od oko 11.000 identifikovanih tipova neurona u mapi.
• Polno specifične razlike: Otkriven je muško-specifičan sklop ćelija koji verovatno koordinira muška ponašanja (npr. specifični aspekti udvaranja i fizičke agresije), dok su osnovni senzorni i motorički krugovi uglavnom deljeni između polova.

Tehnički i budući uticaj

Autori ističu da ovaj rad predstavlja tehnički putokaz za ambicioznije konektomske projekte kod kičmenjaka, uključujući miševe i, dugoročno, ljude. Napredak u mikroskopiji, algoritmima i automatskoj analizi velikih podataka ključan je za skaliranje ovakvih mapa na veće mozgove. U planu su i mape mozga larvalnih zebrafish (Danio rerio) i odraslih danionin riba (Danionella).

„Nervni sistem mušice radi izuzetno sofisticirane proračune sa relativno malim brojem neurona i malom potrošnjom energije; njegova arhitektura može sugerisati principe za dizajniranje efikasnijih veštačkih sistema,“ rekao je Carlos Ribeiro iz Champalimaud Foundation.

Kompletna javno dostupna konektom mapa muškog centralnog nervnog sistema već je postala dragocen alat za generisanje novih hipoteza i planiranje eksperimentalnih intervencija u neurobiologiji voćne mušice.