Революционный прорыв в нейронауке: Представлена первая полная карта нейронов мозга насекомых

Исследователи создали первую в истории полную карту нейронов мозга насекомых, в частности, личинки плодовой мушки. Карта показывает каждый нейрон и то, как они соединены между собой в мозге насекомого, включая невероятные 548 000 синапсов. Эта карта, также известная как коннектома, является крупнейшей из описанных на сегодняшний день полной коннектомой мозга, и она поможет нам понять основные принципы, по которым сигналы проходят через мозг на нейронном уровне и приводят к поведению и обучению.

То, как устроена цепь мозга, влияет на вычисления, которые может выполнять мозг. До сих пор мы не видели структуру мозга ни одного организма, за исключением круглого червя C. elegans, головастика низших хордовых и личинки морской аннелиды, которые имеют несколько сотен нейронов. Это означает, что нейронаука в основном работает без схем. Не зная структуры мозга, мы гадаем о том, как осуществляются вычисления. Но теперь мы можем начать получать механистическое понимание того, как работает мозг.

Чтобы построить картину коннектома личинки плодовой мушки, исследователи просканировали тысячи срезов мозга личинки с помощью электронного микроскопа высокого разрешения. Они реконструировали полученные изображения в карту мозга мухи и кропотливо аннотировали связи между нейронами. Помимо составления карты 3016 нейронов, они составили карту невероятных 548 000 синапсов.

Исследователи также разработали вычислительные инструменты для определения вероятных путей передачи информации и различных типов мотивов схем в мозге насекомого. Они также обнаружили, что некоторые структурные особенности в точности повторяют современную архитектуру глубокого обучения. Сравнивая эту биологическую систему, мы потенциально можем также вдохновить лучшие искусственные сети.

Златич объяснила, что современные технологии еще недостаточно развиты, чтобы составить карту коннектома для высших животных, таких как крупные млекопитающие. Однако, по ее словам, все мозги похожи - все они представляют собой сети взаимосвязанных нейронов - и все мозги всех видов должны выполнять множество сложных видов поведения. Златич считает, что подобно тому, как гены сохраняются в животном мире, сохраняются и основные мотивы схем, которые реализуют эти фундаментальные формы поведения.

Этот прорыв в науке в конечном итоге поможет нам понять, как работает мозг, в частности, как сигналы проходят через нейроны и синапсы, приводя к поведению, и это детальное понимание может привести к терапевтическим вмешательствам в будущем. Это большой шаг вперед в решении ключевых вопросов о мозге и может помочь нам понять архитектуру, необходимую для конкретных поведенческих функций, таких как обучение и принятие решений. Кроме того, ученые могут наблюдать за активностью всего коннектома, пока насекомое занимается своими делами.

В целом, создание первой в истории полной карты нейронов мозга насекомых является значительным достижением в нейронауке. Она закладывает основу для понимания того, как работает мозг, и может вдохновить на создание более совершенных искусственных сетей путем сравнения с этой биологической системой. Это также может привести к терапевтическим вмешательствам в будущем, обеспечивая детальное понимание того, как сигналы проходят через нейроны и синапсы, приводя к поведению.

Источники:

https://www.phind.com/search?cache=ac0f0455-49d1-47c7-bfd9-507dcfe1bc87#:~:text=https%3A//twitter.com/SciTechDaily1/status/1635060697553047553%20%2B;
https://www.phind.com/search?cache=ac0f0455-49d1-47c7-bfd9-507dcfe1bc87#:~:text=https%3A//www.ukri.org/news/first%2Dwiring%2Dmap%2Dof%2Dneurons%2Din%2Dinsect%2Dbrain%2Dcomplete%20%2B;
https://www.phind.com/search?cache=ac0f0455-49d1-47c7-bfd9-507dcfe1bc87#:~:text=https%3A//neurosciencenews.com/neuron%2Dbrain%2Dmap%2D22748

Если Вам понравилась статья - поддержите автора лайком и поделитесь своими мыслями в комментах.