Работа, над которой трудились сотни исследователей с 2013 года, позволяет взглянуть на сложнейшую структуру, управляющую сенсорным восприятием, принятием решений и движением.
Может показаться странным, что объектом таких амбициозных исследований стало крошечное насекомое, но у плодовой мушки и человека больше общего, чем можно предположить. Эти насекомые разделяют с нами около 60% генетического кода. Более того, они демонстрируют поведение, схожее с нашим: стареют, как люди, реагируют на алкоголь и кофеин, а также используют «песни» для ухаживания.
Еще в 1947 году плодовые мушки стали первыми живыми существами, отправленными в космос NASA. Это решение было не случайным: поведение и физиология этих насекомых делают их идеальной моделью для изучения сложных биологических систем. Именно поэтому карта их мозга, представленная в журнале Nature, может пролить свет на базовые принципы работы мозга, применимые и к человеческому организму.
Мозг взрослой самки Drosophila melanogaster содержит около 140 000 нейронов, соединенных «проводами», которые, если их развернуть, составят впечатляющие 490 футов (около 150 метров). В рамках исследования, впервые представленного через платформу FlyWire, были идентифицированы и классифицированы более 8000 типов клеток, из которых 4581 ранее были неизвестны.
Для сравнения, в человеческом мозге выявлено лишь около 3300 типов клеток, и многие их функции до сих пор остаются загадкой. Мозг плодовой мушки, хоть и гораздо меньше человеческого, представляет собой уникальную модель для изучения связи между нейронной структурой и поведением.
Карта мозга плодовой мушки дает представление о том, как сенсорные сигналы преобразуются в действия: от движения и остановки до решения высунуть хоботок для питания. Исследователи изучили 50 крупнейших нейронов мухи, включая гигантские клетки, называемые APL-нейронами тела гриба. Их общая длина достигает 13 см — это в 43 раза больше длины самой мухи!
Понимание принципов работы мозга мухи открывает огромные перспективы. Исследование помогает ответить на один из важнейших вопросов нейробиологии: как структура мозга связана с его функциями? Этот подход может применяться для разработки новых методов лечения неврологических расстройств, создания искусственного интеллекта и изучения эволюции нервных систем.
По словам ученых, возможности использования этой карты «огромны». Мы можем приблизиться к пониманию сложных процессов, таких как обработка информации, принятие решений и адаптивное поведение.
Несмотря на то, что человеческий мозг превосходит мозг плодовой мушки по размерам (в 500 раз) и количеству нейронов (в миллион раз), новые данные дают ключи к разгадке многих фундаментальных вопросов. Детализация структуры и работы миниатюрного мозга представляет собой значительный шаг вперед в нейробиологии, открывая дверь к новым открытиям о нашей собственной нервной системе.
Проект FlyWire с его интерактивными 3D-моделями и впечатляющими визуализациями представляет собой мощный инструмент для научного сообщества и вдохновляет на дальнейшие исследования. Возможно, именно эти крошечные насекомые помогут нам лучше понять, как работает человеческий мозг.
