Международный коллектив нейрофизиологов создал первую в мире полную трехмерную карту мозга взрослой мушки-дрозофилы, которая включает в себя почти 140 тыс. нервных клеток и около 50 млн синапсов, соединяющих эти нейроны друг с другом.

Ее изучение поможет раскрыть механизмы организации нервной системы и взаимодействия между разными ее регионами, сообщила пресс-служба Принстонского университета. "Создание атласа мозга взрослой дрозофилы стало возможным благодаря развитию технологий искусственного интеллекта. Вручную нам никогда не удалось бы расшифровать то, как соединены и связаны друг с другом все нейроны в нервной системе этих насекомых. Наш проект является наглядной демонстрацией того, как ИИ ускоряет развитие нейронаук", - заявил профессор Принстонского университета Себастьян Сон, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Ученые совершили это открытие в рамках масштабного международного проекта, нацеленного на реконструкцию так называемого коннектома мозга взрослой мушки-дрозофилы. Коннектом представляет собой трехмерную карту, которая отражает характер связей и свойства всех нервных клеток, присутствующих в мозге того или иного индивида. Их создание и изучение критически важно раскрытия общих принципов работы нервной системы.

За последние годы ученым удалось подготовить подобные карты для нескольких примитивных многоклеточных существ. В их число входят трехмерные атласы нервных систем червей-нематод, а также личинок мушек-дрозофил, чей мозг включает в себя около 3 тыс. нервных клеток и 540 тыс. нервных окончаний-синапсов. Раскрытие структуры мозга взрослых особей этого вида насекомых, как отмечают исследователи, потребовало от них создания новых методов обработки экспериментальных данных.

Первая карта мозга для взрослого насекомого

Для получения этих сведений ученые разрезали мозг одной самки мушки на семь тысяч тонких срезов толщиной в 40 нанометров, просканировали их при помощи электронного микроскопа. Затем они проанализировали полученные данные, чей объем составлял более 100 терабайт, при помощи созданной для этой цели нейросети, способной выявлять нейроны на снимках и раскрывать связи между ними.

Расчеты нейросети впоследствии были вручную проверены коллективом из трех сотен исследователей из семи десятков научных лабораторй из всех регионов мира, что привело к созданию первого коннектома взрослой дрозофилы, который включает в себя 139 250 нейронов и примерно 50 млн нервных окончаний. Ученым удалось не только раскрыть характер связей между всеми клетками мозга мушки, но и также определить их примерную функцию.

Как отмечают исследователи, полный коннектом мозга мушки, а также все полученные в ходе его разработки снимки и научные данные были опубликованы в открытом виде в глобальной сети. Исследователи надеются, что свободный доступ к этой информации позволит значительным образом ускорить изучение принципов организации и работы всей нервной системы в целом, а также раскрыть роль отдельных цепочек нейронов, управляющих поведением и жизнедеятельностью насекомых.

https://nauka.tass.ru/nauka/22025263