Nevjerojatno funkcioniranje mozga vinske mušice

Znanstvenici su proizveli prvi dijagram ožičenja cijelog mozga vinske mušice. Komplicirani 3D model sadrži 140 000 neurona i preko 50 milijuna veza te otkriva iznenađujuće tajne o ovom sićušnom kukcu.

Vinska mušica nije najomiljenije stvorenje na planetu.

Udaraju je dok zuji oko zdjela s voćem i djeluje kaotično priglupo.

Ali znanstvenici su sada napravili prvi dijagram ožičenja cijelog mozga vinske mušice i on otkriva da je mnogo inteligentnija i složenija nego što se čini na prvi pogled.

3D računalno generirani modeli mozga složeni su, pa čak i lijepi za gledanje.

Otkrivaju oko 140 000 neurona i više od 50 milijuna veza koje kontroliraju mušicu - od njezine osjetilne percepcije, pamćenja pa čak i do rituala parenja.

Rad je objavljen u časopisu Nature, a jedan od njegovih koautora dr. Greg Jefferis, neuroznanstvenik iz Laboratorija za molekularnu biologiju Vijeća za medicinska istraživanja (MRC), kaže da su čak i znanstvenici bili iznenađeni onim što su otkrili.

- Znamo da mogu hodati i letjeti i to su zapravo prilično komplicirane stvari. Također mogu učiti i pamtiti stvari, imaju prilično komplicirane oblike učenja, tako da imaju osjećaj u kojem smjeru idu. Mogu čak pratiti kretanje prema nekom cilju, ako npr. ugasite svjetlo. Također mogu pjevati i prepoznati pjesmu specifičnu za svoju vrstu - mužjaci pjevaju ženkama tijekom udvaranja. Tako da postoji mnogo prilično sofisticiranih ponašanja i zapravo mnogo više onih o kojima vjerojatno još ne znamo, kaže Jefferis.

Naravno, istraživanje znanstvenika prvenstveno je omogućio AI.

Bez umjetne inteligencije znanstvenici su izračunali da bi za izradu mape mozga vinske mušice trebalo 4 000 ljudskih godina, a s umjetnom inteligencijom proces je dramatično ubrzan.

Međutim, u pogledu senzornih interakcija s okolinom i učinkovitosti obrade - mozak vinske mušice daleko je ispred najnovijih super računala.

- AI ima dosta problema u interakciji sa stvarnim svijetom, kaže dr. Jefferis.

Kako bi proizveli dijagram ožičenja mozga vinske mušice, znanstvenici su prvo izvadili mozak mrtve mušice koji je zatim obojen teškim metalima kako bi se mogao vidjeti elektronskim mikroskopom.

Mozak se zatim reže na 7 000 odvojenih 40-nanometarskih dijelova pomoću onoga što dr. Jefferis naziva 'mikroskopskim rezačem salame' - svaki je dio širok stoti dio ljudske vlasi.

Sekcije su snimljene elektronskim mikroskopom, a količina snimljenih slika iznosila je 100 TB podataka.

Dijagram ožičenja je napravljen za mrtav mozak - pa kada je istraživački projekt prvi put predložen, pitanje je bilo što se može naučiti od mozga koji ne radi.

Dr. Jefferis kaže – mnogo toga.

- Postoji nekoliko razloga. Jedan od njih je činjenica da možete prepoznati isti neuron u jednom mozgu muhe i pronaći ga u drugom. Tako da možemo proučavati mrtvi mozak i povezati ga s neuronima koje možemo pronaći u mušicama koje imamo u laboratoriju i u tim mušicama možemo proučavati aktivnost neurona, snimati električne signale ili ih mijenjati. I jedna od važnih stvari u radu koji je upravo objavljen je da smo pokazali da su ti konektomi, te moždane mape, zapravo stereotipne. Nisu nekakve snježne pahulje, nisu jedinstvene samo za tu jednu muhu, rekao je Jefferis.

Ovaj revolucionarni dijagram ožičenja sada otvara vrata znanstvenicima za proučavanje mozgova drugih vrsta.

Rad omogućuje proučavanje načina na koji je funkcija mozga određena strukturom moždanih sklopova i mogao bi biti vrijedan izvor za neuroznanstvenike.