Исследователи опубликовали наиболее подробный коннектом нервного канатика плодовой мухи

Краткое содержание:Исследователи представили наиболее полный коннектом нервного канатика взрослой плодовой мухи, аналогичный спинному мозгу человека, что представляет собой исключительный ресурс для научного сообщества.

Коннектом, состоящий примерно из 23 000 нейронов, демонстрирует сложную сеть, контролирующую двигательные функции мухи. На основе этих данных уже появились новые идеи, бросающие вызов предыдущим теориям о движении мух.

Это достижение не только расширяет понимание неврологии плодовых мух, но и служит моделью для подобных будущих проектов.

Ключевые факты:

Источник:Исследовательский кампус Джанелии

Уже в этом году исследователи опубликовали электрическую схему мозга личинок плодовой мухи. Коннектомы полного мозга и зрительной доли взрослой самки мухи ожидаются в 2023 году, а вскоре последует полный коннектом нервной системы самца мухи.

6 июня ученые и сотрудники Janelia в США и Великобритании добавили еще одну часть головоломки коннектома, представив электрическую схему нервного шнура взрослого мужчины, получившую название MANC.

Коннектом, совместная работа команды проекта FlyEM Джанелии и ее коллег, подробно описан в препринтах на bioRxiv и доступен исследователям по всему миру бесплатно на веб-сайтах Janelia.

MANC, содержащий около 23 000 нейронов, 10 миллионов пресинаптических участков и 74 миллиона постсинаптических плотностей, представляет собой наиболее глубокий и полный коннектом нервного шнура взрослой плодовой мухи – структуры, аналогичной спинному мозгу человека, которая контролирует большую часть двигательных функций мухи.

Беспрецедентная детализация этой карты нейронов и их связей поможет ученым понять, как муха двигает ногами или машет крыльями.

Если 23 000 нейронов, составляющих коннектом MANC, уложить встык, они растянутся примерно на 44 метра.

Препринты, выпущенные вместе с данными коннектома, описывают различные типы клеток, их происхождение и связи, а также биологические идеи, которые начинают появляться на основе этих данных. Плодовая мушка — ключевой организм, который нейробиологи используют для изучения работы нервной системы, поэтому наличие коннектомов имеет решающее значение для выяснения того, как клетки работают вместе, обеспечивая поведение.

«Как только вы увидите всю сеть, вы сможете начать задавать серьезные организационные вопросы», — говорит Гвинет Кард, исследователь HHMI в Институте Цукермана Колумбийского университета и бывший руководитель группы Джанелии, которая помогала руководить проектом.

MANC и другие выпущенные коннектомы следуют по стопам коннектома полушария мозга, опубликованного учеными Janelia в 2020 году. В то время полумозг – часть мозга взрослой мухи – представлял собой самую большую и наиболее полную схему соединений, когда-либо созданную, показывающую что подвиг, который многие считали невозможным, мог быть совершен.

Освобождение полумозга привело к дополнительной поддержке и интересу к усилиям по коннектому. В настоящее время исследователи восполняют недостающие части полумозга, и цель составить карту всей центральной нервной системы взрослых самцов и самок плодовой мухи вполне достижима.

«Этот поезд будет продолжать двигаться», — говорит Кард. «Вы только видите начало».

Коннектом MANC был создан с использованием методов, аналогичных тем, которые используются для картирования полумозга, при этом команда Джанелия подготовила образец нервного шнура и визуализировала слой за слоем срезы нанометровой толщины на сканирующих электронных микроскопах с фокусированным ионным лучом. Алгоритмы и компьютеры Google сшили изображения вместе и сделали первый шаг в идентификации нейронов.

Затем команда джанелианцев и сотрудников приступила к корректировке данных — ручному усилию, обеспечивающему правильную форму и связность нейронов, и одной из наиболее трудоемких частей процесса. Из-за пандемии COVID-19 команда разработала программное обеспечение для работы на домашних компьютерах. Это, наряду с дополнительным финансированием от Wellcome Trust, означало, что международным сотрудникам было легче помочь в этих усилиях.