2736
Науковці завершили першу повну карту центральної нервової системи дорослого самця плодової мушки Drosophila melanogaster — від центрального мозку й обох зорових часток до черевного нервового ланцюжка, який виконує функції, частково схожі на спинний мозок хребетних. У новому конектомі описано 166 691 нейрон і близько 125 мільйонів синаптичних контактів. Порівняння з уже доступною картою самиці показало, що переважна більшість нервових схем у двох статей спільна, а найбільші відмінності зосереджені в ділянках, які керують залицянням, агресією та іншою статевоспецифічною поведінкою.
Створення конектома вимагало не просто сфотографувати мозок під мікроскопом. Тканину фіксували, розрізали на надзвичайно тонкі шари й сканували методом електронної мікроскопії, після чого мільйони двовимірних зображень потрібно було перетворити на тривимірні нейрони й простежити кожен відросток через величезний обсяг даних. Для первинної сегментації команда використовувала алгоритми машинного навчання Google Research, а потім дослідники вручну перевіряли й виправляли реконструкції.
Особливо цінним стало те, що карта охоплює не тільки мозок, а всю центральну нервову систему як безперервний об’єкт. Це дозволяє простежити шлях сигналу від сенсорного рецептора — наприклад, клітини ока або смакового рецептора на нозі — через мозок до конкретного моторного нейрона, який керує рухом крила чи кінцівки. Таким чином, карта дає можливість вивчати не окрему ділянку, а повний ланцюг від відчуття до дії.
Порівняння з жіночим конектомом виявило 7205 типів клітин, які мають практично однакову будову й зв’язки в обох статей. Окремо дослідники виділили 262 типи, специфічні для самців, 69 — специфічні для самиць, і ще 114 типів диморфних нейронів, які є в обох статей, але під’єднані до різних сусідів. У сумі статевоспецифічні й диморфні клітини становлять лише кілька відсотків центрального мозку.
Попри невелику частку таких нейронів, їхній вплив виявився значно ширшим. Вони переважно розташовані не на периферії сенсорної чи моторної системи, а у вищих центрах, де інформація вже інтегрується й перетворюється на складну поведінкову відповідь. Через це навіть відносно невелика кількість відмінних клітин може змінювати роботу великої мережі зв’язків.
Найочевидніші приклади стосуються поведінки самців. Вони активно переслідують самиць, виконують характерну шлюбну пісню, вібруючи крилом, і значно частіше демонструють специфічні форми агресії щодо інших самців. У конектомі дослідники побачили щільно пов’язані мережі нейронів, яких немає або які інакше організовані у самиць, і які можуть координувати такі дії.
Один із важливих висновків полягає в тому, що статеві відмінності не обов’язково потребують повністю окремої нервової системи. Значна частина сенсорних і моторних блоків залишається спільною, але невелика кількість «перемикачів» у вищих центрах перенаправляє ті самі сигнали до різних поведінкових програм.
Новий ресурс уже використовують у дослідженнях смаку, зору та соціальної поведінки. Карта дає можливість одразу бачити, які сенсорні нейрони пов’язані з руховими, які проміжні клітини стоять між ними й де саме чоловічі та жіночі схеми починають відрізнятися. Сам конектом при цьому є анатомічною картою, а не повною симуляцією мозку: він показує, хто з ким з’єднаний, але не визначає силу кожного синапсу, його поточний стан чи вплив нейромодуляторів.
,_Boneffe,_Belgium_(4918807981).jpg)
