پژوهشگران برای نخستین بار موفق شدند نقشهای جامع از سیستم عصبی مرکزی یک مگس میوه نر بالغ تهیه کنند؛ دستاوردی که بیش از ۱۶۶ هزار نورون و حدود ۱۲۵ میلیون اتصال سیناپسی را دربر میگیرد و گام مهمی در مطالعه سازماندهی و عملکرد مدارهای عصبی به شمار میرود.
این پروژه با همکاری پژوهشگران Google Research، پردیس تحقیقاتی HHMI Janelia و گروهی از دانشمندان حوزه علوم اعصاب انجام شده است. در این طرح، از روشهای تصویربرداری با وضوح بالا، پردازش محاسباتی و الگوریتمهای هوش مصنوعی برای بازسازی ساختار سهبعدی نورونها و اتصالات میان آنها استفاده شد.
مگس میوه (Drosophila melanogaster) یکی از مهمترین ارگانیسمهای مدل در تحقیقات زیستشناسی و علوم اعصاب است. با وجود اندازه کوچک، سیستم عصبی این حشره از مدارهای پیچیدهای تشکیل شده که رفتارهایی مانند حرکت، پردازش اطلاعات حسی، یادگیری و تعاملات اجتماعی را کنترل میکنند.
در این پروژه، میلیونها تصویر دوبعدی حاصل از تصویربرداری الکترونی در کنار روشهای محاسباتی به کار گرفته شد تا ساختارهای عصبی به صورت سهبعدی بازسازی شوند. الگوریتمهای هوش مصنوعی در شناسایی و دنبالکردن مسیر نورونها در میان حجم عظیم دادههای تصویری نقش مهمی داشتند و در کنار آن، بررسی و اصلاح نتایج توسط متخصصان انجام شد.
نقشه نهایی، مغز، لوبهای بینایی و طناب عصبی شکمی مگس نر بالغ را پوشش میدهد. پژوهشگران در این مجموعه داده بیش از ۱۶۶ هزار نورون و حدود ۱۲۵ میلیون اتصال سیناپسی را شناسایی و بازسازی کردهاند. همچنین نزدیک به ۱۱٬۷۰۰ نوع سلول عصبی در این سیستم عصبی شناسایی شده است.
اهمیت این دستاورد در آن است که دانشمندان اکنون میتوانند ارتباط میان ساختار فیزیکی مدارهای عصبی و عملکرد آنها را در مقیاسی گستردهتر بررسی کنند. چنین دادهای امکان مطالعه نحوه انتقال اطلاعات میان نواحی مختلف سیستم عصبی و بررسی مدارهای مرتبط با رفتارهای مشخص را فراهم میکند.
این نقشه همچنین میتواند زمینه را برای مقایسه مدارهای عصبی مگسهای نر و ماده و بررسی تفاوتهای احتمالی در سازماندهی شبکههای عصبی فراهم کند. از سوی دیگر، دادههای حاصل میتوانند به توسعه مدلهای محاسباتی از عملکرد مغز و آزمون فرضیههای مربوط به نحوه پردازش اطلاعات در شبکههای عصبی کمک کنند.
با وجود اهمیت این پروژه، نباید مقیاس آن را با مغز انسان مقایسه کرد. سیستم عصبی مگس میوه از نظر تعداد نورون و پیچیدگی اتصالات، بسیار کوچکتر از مغز پستانداران است. با این حال، تهیه یک نقشه نسبتاً کامل از اتصالات عصبی یک جانور بالغ، نمونهای مهم از پیشرفت فناوریهای connectomics یا «ارتباطشناسی عصبی» محسوب میشود؛ حوزهای که هدف آن ترسیم و تحلیل ارتباطات میان نورونها در سیستم عصبی است.
پژوهشگران با انتشار این دادهها، امکان استفاده از نقشه جدید را برای جامعه علمی فراهم کردهاند تا مطالعات آینده بتوانند بر مبنای یک چارچوب جامع از ساختار و اتصالات سیستم عصبی مگس میوه انجام شوند.
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است. اولین نفر باشید.