Прорыв в нейробиологии 

Исследователи создали первую подробную карту нейронов и синапсов мозга взрослой плодовой мушки (Drosophila melanogaster), включающую почти 140 000 нейронов и около 50 миллионов синапсов. Этот коннектом — своего рода «Google Maps» для мозга, который позволяет ученым исследовать связи на всех уровнях. Ранее подобные карты были составлены лишь для простейших организмов, таких как червь C. elegans.

Работа FlyWire включала 146 лабораторий из 122 институтов по всему миру, а результаты были опубликованы в специальном выпуске журнала *Nature*. Консорциум применил передовые методы искусственного интеллекта, краудсорсинг и облачные технологии для анализа 21 миллиона снимков мозга мушки, создавая трехмерную карту с аннотациями.

Роль искусственного интеллекта и геймеров 

Проект вдохновился успехом краудсорсинговой платформы EyeWire, где геймеры помогали визуализировать нейроны сетчатки мыши. В FlyWire искусственный интеллект значительно ускорил процесс, но геймеры и профессиональные корректоры проверяли и уточняли данные, а также добавляли аннотации. Благодаря этому сотрудничеству удалось сократить время работы с десятков тысяч человеко-лет до 33.

В мозге плодовой мушки сигналы (розовые) проходят по нейронам (синие) через многие из тех же нейротрансмиттеров, что и у человека, включая дофамин, глутамат и ацетилхолин. Анимированный кадр из видео Дэви Бока / Janelia / HHMI

Почему это важно? 

Плодовые мушки — ценные модельные организмы для изучения нейробиологии. Их мозг выполняет многие из тех же задач, что и человеческий, такие как ориентация, восприятие запахов и реакция на окружающую среду. Более 60% ДНК плодовой мушки совпадает с человеческой, а 3 из 4 генетических заболеваний человека имеют аналоги у Drosophila melanogaster.

Кроме того, плодовые мушки внесли огромный вклад в науку: их изучение принесло шесть Нобелевских премий. Создание карты их мозга открывает новые возможности для исследований, позволяя связывать нейронные связи с поведением и разрабатывать гипотезы, которые могут приблизить нас к лечению заболеваний мозга у людей.

Взгляд в будущее 

«Эта карта — только начало, а не конец пути», — говорит Свен Доркенвальд, руководитель проекта. Теперь ученые могут использовать эту карту для создания гипотез, проведения экспериментов и лучшего понимания того, как работают нейронные сети. Этот проект не только прокладывает путь к детальному изучению мозга человека, но и показывает, как междисциплинарные усилия и сотрудничество ученых, геймеров и технологий могут изменить подход к сложнейшим научным задачам.

Плодовая мушка, на первый взгляд простое создание, обладает удивительно сложным поведением, включая умение летать, принимать решения и даже петь серенады. На протяжении более века эти насекомые служат объектом пристального внимания ученых, а их физиология и развитие описаны в тысячах научных работ. Теперь, благодаря команде исследователей из Принстона, которая подробно картировала каждый нейрон в мозге плодовой мушки, эти обширные данные можно напрямую связать с конкретными нейронными путями и их функциональными кластерами.

Источник: princeton.edu