Google Research впервые полностью картировал мозг самца дрозофилы: 10 лет работы, 166 000 нейронов и 125 млн связей

Специалисты из Google Research впервые воссоздали исчерпывающую карту нейронных связей взрослого самца плодовой мушки *Drosophila melanogaster*. В поле зрения учёных попало свыше 166 000 нервных клеток и порядка 125 миллионов синапсов. Масштабная реконструкция охватывает не только головной мозг, но и брюшную нервную цепочку — анатомический аналог человеческого спинного мозга. Благодаря этому исследователи способны отслеживать передачу импульсов от центра управления вплоть до двигательных нейронов, отвечающих за моторику насекомого.

Этот грандиозный проект занял около десятилетия. Чтобы получить столь подробную схему, биологи разделили организм мухи на миллионы микроскопических срезов, запечатленных с помощью электронной микроскопии. В дальнейшем алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта синтезировали гигантский массив двумерных снимков в трёхмерную модель нервной системы, точно оконтурив каждый нейрон. Полученный результат прошёл тщательную ручную верификацию и аннотацию.

Созданный атлас даёт возможность буквально в деталях прослеживать сложные нейронные траектории — например, путь сигнала от зрительных рецепторов через цепочку вставочных нейронов к эффекторам. Среди выявленных путей особого внимания заслуживают зрительно-моторные маршруты, детерминирующие поведение самцов. Один из таких примеров демонстрирует передачу импульса от светочувствительных клеток к моторному нейрону через ряд промежуточных узлов, включая специфические для мужской особи структуры, задействованные в ритуалах ухаживания.

Особую ценность новая разработка представляет для сравнительной нейроанатомии полов. Выяснилось, что при общем сходстве большинства клеточных популяций некоторые нейроны уникальны для конкретного пола. Кроме того, зафиксирован промежуточный сценарий: идентичный тип клеток присутствует у обоих полов, однако формирует контакты с совершенно разными партнёрами. Следовательно, поведенческие и физиологические различия обусловлены не столько уникальным набором нейронов, сколько вариативностью синаптических ансамблей.

Обновленный коннектом органично дополняет ранее обнародованную карту нервной системы самки, открывая перспективы для глубокого гендерного сопоставления. Параллельно с релизом коннектома свет увидели три научные работы, раскрывающие особенности функционирования зрительного анализатора, вкусовых рецепторов и социального взаимодействия дрозофил. Авторы намерены использовать массив данных как фундамент для будущих изысканий, одновременно оптимизируя технологии автокартирования, поскольку даже столь миниатюрный мозг по-прежнему требует трудоемкой ручной доводки.

Будучи классическим модельным объектом генетики и биологии развития благодаря быстрому циклу воспроизводства, дрозофила выходит на новый уровень, превращаясь в эталонную платформу для изучения мозговой активности на микроуровне. Полная расшифровка человеческого коннектома, насчитывающего около 86 миллиардов нейронов, пока недоступна современной науке, однако последовательное изучение простых нервных систем приближает исследователей к пониманию принципов работы целостного разума.

Источник: iXBT