At se er at tro:Forskere afslører forbindelsen til frugtfluens visuelle system
Janelia-forskere og samarbejdspartnere har nået endnu en milepæl inden for connectomics, og afsløret et omfattende ledningsdiagram over frugtfluens visuelle system. Værket er blevet frigivet på pre-print serveren bioRxiv .
Den optiske lap-forbindelse giver et kort over de mere end 50.000 neuroner, der danner frugtfluens visuelle system, og giver forskerne det hidtil mest fulde billede af en af de mest spændende og vigtige dele af nervesystemet.
Ligesom mennesker og andre dyr er fluer afhængige af deres vision for at udføre adfærd, der er afgørende for overlevelse. De optiske lapper, som udgør halvdelen af fluens hjerne og forbinder dens øjne, modtager og behandler visuel information. De gør det muligt for det lille insekt at se et truende rovdyr, flyve til en moden banan eller gå mod en potentiel partner.
I årtier har forskere skubbet væk med at kortlægge små områder af den optiske lap, men disse bestræbelser gav kun indsigt i diskrete områder, hvilket efterlod videnskabsmænd til at spekulere i, hvordan hele systemet fungerede sammen.
Nu giver det optiske lap-konnektor et omfattende kort over de tusindvis af celler, der udgør det visuelle system, og de millioner af forbindelser mellem dem. Dataene gør det muligt for forskere at besvare mange tidligere ubesvarede spørgsmål og generere snesevis af nye.
Indsigt hentet fra frugtfluens visuelle system kan øge viden om de grundlæggende principper for, hvordan syn fungerer, og hjælpe videnskabsmænd med at forstå mere komplekse visuelle systemer, som menneskers.
"Hvis du kun har brikkerne, mangler du bogstaveligt talt det store billede, og så er tanken her at levere et komplet visuelt system," siger Janelia Senior Group Leader Michael Reiser, som var med til at lede projektet. "Der er intet enkelt eksperiment, vi kunne lave lige nu, som ville give os et svar hurtigere end konnektiv analyse."
Optisk lap-connectom er en del af en større indsats fra Janelia FlyEM Project Team for at kortlægge hele frugtfluens nervesystem, der, når det er færdigt, vil omfatte den nyligt frigivne optiske lap sammen med resten af fluehjernen og den ventrale nervestreng.
Mens Janelia-forskere og samarbejdspartnere har kortlagt nogle af disse dele af nervesystemet hver for sig - inklusive hemibrainet, der blev frigivet i 2020 og nervestrengen, der blev frigivet sidste år - vil det kommende connectome være det første kort over hele nervesystemet i en enkelt flue. Den optiske lap er "den store spids af dette isbjerg."
"Dette er en meget speciel hjerne, fordi sandsynligvis ingen på planeten - og bestemt ingen hos Janelia - har med succes afbildet et helt nervesystem, der inkluderer hovedhjernen og den ventrale nervestreng i samme volumen, der er af tilstrækkelig kvalitet til at forbinde dem," siger Stuart Berg, FlyEM Project Team-projektforsker og ledende softwareingeniør.
Indsatsen er muliggjort af Janelias FlyEM Project Team, som har udviklet og finpudset en proces til at generere højkvalitets connectomer. Holdet bruger højopløsnings-fokuseret ionbønne-scanningselektronmikroskopi til at afbilde prøverne, kraftige computere og algoritmer til at indsamle og analysere dataene og et team af eksperter til at korrekturlæse og mærke neuronerne og deres forbindelser.
Kortlægning af hele nervesystemet i en enkelt flue vil give forskere mulighed for at se forbindelser mellem alle dele af systemet, der arbejder sammen for at muliggøre fluens adfærd, hvilket giver forskerne et hidtil uset indblik i, hvordan fluehjernen fungerer og potentiel indsigt i, hvordan den menneskelige hjerne fungerer. .
"Vi har gang på gang lært, at der er rigtig god værdi i at lave datasæt af super høj kvalitet, som faktisk ikke besvarer et specifikt spørgsmål, men som kan hjælpe dig med at besvare tusinde spørgsmål," siger Reiser.
Flere oplysninger: Aljoscha Nern et al., Connectome-drevet neural opgørelse over et komplet visuelt system, bioRxiv (2024). DOI:10.1101/2024.04.16.589741
Journaloplysninger: bioRxiv
Leveret af Howard Hughes Medical Institute
Varme artikler
-
Wildbrand udgør en større trussel mod cannabis end andre californiske afgrøderFor at reducere virkningerne af skovbrande på cannabisvirksomheder og menneskers sundhed anbefaler forskerne at styre vegetation, skabe brandpauser, forhindre arbejdernes eksponering for røg og give a -
Delfiner bruger signaturfløjter til at repræsentere andre delfiner, svarende til hvordan mennesker…Forskerne fandt ud af, at delfiner kan identificere hinanden ved at svømme igennem og smage urin, væsken i sprøjten på dette billede. Kredit:Dolphin Quest, CC BY-ND Bottlenose delfiners signaturflø -
Hvad er hemmeligheden bag lykke?Kan velstand bringe lykke? Ja, det kan, men kun for en lille stund. Læs videre for at lære hemmeligheden bag lykke. © iStockphoto.com/btrenkel Man bør være skeptisk over for alle med et klart svar på -
Savfiskfossiler tyder på, at tænder sandsynligvis er udviklet fra kropsskæl hos gamle fiskEn rostral dentikel af Ischyrhiza mia, en art, der tilhører en uddød gruppe af savfisk, der levede i nordamerikanske farvande i den sene kridtperiode for omkring 100 til 65 millioner år siden. Prøven
- Forskere analyserer, hvordan pandemien påvirkede luftkvaliteten
- Hvorfor kvinder – inklusive feminister – stadig er tiltrukket af velvilligt sexistiske mænd
- Hvad er de egenskaber, der er fælles for alle bakterier?
- Kvanteminder indviklede sig over 50 kilometer kabel
- Usikret database afslører 76, 000 fingeraftryk
- Matematiske innovationer muliggør fremskridt inden for detektion af seismisk aktivitet