צוות מדעי שנתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות (NIH) חשף את המפה השלמה הראשונה של הקשרים העצביים של מוח זבוב הפירות הנפוץ. המפה מספקת דיאגרמת חיווט, המכונה קונקטום, והיא הקונקטום הגדול והשלם ביותר של חיה בוגרת שנוצרה אי פעם.
עבודה זו מציעה מידע קריטי על האופן שבו מוחות מחווטים ועל האותות העומדים בבסיס תפקודי מוח בריאים. המחקר, המפרט למעלה מ-50 מיליון קשרים בין יותר מ-130,000 נוירונים, מופיע כחלק מחבילה של תשעה מאמרים בכתב העת טֶבַע.
זבוב הפירות הזעיר מתוחכם באופן מפתיע ומשמש זמן רב כמודל רב עוצמה להבנת היסודות הביולוגיים של ההתנהגות. אבן דרך זו לא רק מספקת לחוקרים אוסף חדש של כלים להבנת האופן שבו המעגלים במוח מניעים את התנהגותם, אלא משמשת כמבשר למאמצים המתמשכים במימון BRAIN למיפוי הקשרים של מוח יונקים ומוחות אנושיים גדולים יותר."
John Ngai, Ph.D., מנהל, The BRAIN Initiative®, המכונים הלאומיים לבריאות
מפת הקונקטומים מפרטת את הסט המלא של כיתות תאים במוח זבוב הפירות, מזהה סוגים שונים של נוירונים וקשרים כימיים, או סינפסות, בין נוירונים. זה גם מספק תובנה לגבי סוג הנוירוטרנסמיטר (כימיקלים כגון דופמין או סרוטונין) המופרש על ידי כל נוירון.
החוקרים יצרו גם מפה של תחזיות בין אזורי מוח, המכונה פרוג'ום, העוקבת אחר ארגון ההמיספרות והמעגלים ההתנהגותיים בתוך מוח הזבוב. הוא מאפשר מיפוי מפורט של מעגלים מוחיים ספציפיים השולטים בהתנהגות, כמו מעגל המוח האוסלרי, הקולט גירויים חזותיים ומפיק שינויים התנהגותיים המכוונים את גופו של הזבוב במהלך הטיסה.
במאמר נלווה סיפקו החוקרים ביאור של קונקנום הזבוב, תוך פירוט סוגי תאים, כיתות תאים ועוד. הוא כולל מידע קריטי עבור חוקרים ואחרים שישתמשו בקונקטום כדי לקדם את ההבנה שלנו לגבי הפיזיולוגיה וההתנהגות של המוח.
זבוב הפירות מסוגל להפתיע קוגניציה והתנהגות מתקדמים, מה שהופך אותו למועמד אידיאלי לפרויקט הקונקטום הראשוני הזה. לדוגמה, הם יכולים ליצור זיכרונות ארוכי טווח, לעסוק באינטראקציות חברתיות ולנווט על פני מרחקים גדולים. כעת, לאחר שהקונקטום זבוב הפירות הוקם, ניתן להשתמש באותה מתודולוגיה כדי ליצור במהירות מפות דומות בבעלי חיים בעלי מוח גדול יותר. לדוגמה, המפה החדשה עשויה לשמש התייחסות להבנה כיצד שורה של מוטציות אנושיות משפיעות על קשרי מוח.
כדי ליצור את קונקנום הזבוב, החוקרים לקחו תמונות במיקרוסקופ אלקטרוני של מוח הזבוב השלם שפורסם בפומבי והשתמשו בתוכנת מחשב כדי לזהות או "לחלק" אוטומטית את הנוירונים בתמונות. התוכנית אינה חסינת תקלות, ולכן החוקרים יצרו מערכת חישובית של כלים שאפשרה לקהילת מחקר מקוונת גדולה להסתכל על המקטעים, להגיה אותם לצורך דיוק, ולציין הערות לסוגי תאים ומחלקות באופן מונע על ידי קהילה. הגהה של הזיהוי והתיחום של הנוירונים הבודדים הושלמה על ידי קונסורציום של זבוב פירות מעבדות, בשם FlyWire, שכללו מדענים מכל העולם.
"בשנת 2021, רק 15% מהנוירונים עברו הגהה", אמרה שלי אונבולי, Ph.D., מנהלת בפועל של המכון הלאומי לבריאות הנפש של NIH. "פתיחת הגהה לקהילה המדעית הגדולה יותר שחוקרת את מוח זבוב הפירות האיצה מאוד את המהירות שבה הצלחנו להשלים את החיבור הזה."
כלי ניתוח נתונים לזבוב הפירות המלא ניתן למצוא את connectome בכתובת https://codex.flywire.ai/. חוקרים יכולים ליצור אינטראקציה עם נתוני ה-connectome בכתובת https://fafb-flywire.catmaid.org/. המחקר נתמך על ידי The BRAIN Initiative של NIH, שיתוף פעולה רב-תחומי בין 10 מכונים ומרכזים NIH המאפשר לחוקרים להבין את המוח ברמות חסרות תקדים של פירוט הן בבריאות והן במחלות, תוך שיפור האופן בו אנו מטפלים, מונעים ומרפאים הפרעות מוחיות.
