Od czasów pionierskich badań Santiago Ramóna y Cajala, który pracowicie barwił wypreparowane neurony skomplikowanymi technikami i odkrył, że nie tworzą jednolitej, bezładnej masy, ale niezwykle złożoną sieć, minęło już ponad 120 lat. Ale wciąż przekonujemy się, że neuronauka to bardzo młoda dziedzina, a każde ważne odkrycie dotyczące mózgu rodzi mnóstwo nowych pytań – i przede wszystkim unaocznia nam skalę naszej ignorancji.
Mózg muszki owocowej
W „Nature” ukazał się właśnie zbiór artykułów opisujących najdokładniejszy jak dotąd konektom (mapę połączeń neuronalnych) zwierzęcia – muszki owocowej. Członkowie konsorcjum naukowego znanego jako FlyWire najpierw dokładnie przeskanowali mózgi muszki owocowej mikroskopem elektronowym, potem przy użyciu sztucznej inteligencji zidentyfikowali na fotografiach 140 tys. neuronów i 54,5 mln połączeń między nimi, a także dokładnie je opisali – m.in. przyporządkowali każdy neuron do jednego z ponad 8,4 tys. typów komórek, różniących się budową, lokalizacją czy funkcją. Jednym z efektów badania było zidentyfikowanie ponad 4 tys. nowych typów neuronów. „Każdy z tych typów to znak zapytania” – mówił w „Nature” Sebastian Seung z Uniwersytetu Princeton, jeden z liderów zespołu.
Praca wykonana przez algorytmy wymagała dokładnego sprawdzenia i ręcznej redakcji – wraz z wolontariuszami z całego świata zespół badaczy w ciągu 5 lat trwania projektu dokonał ok. 3 mln korekt w kontektomie. Lwia część tej pracy wykonana została w 2020 r., w szczytach pandemii covid-19, gdy naukowcy utknęli w domach.
To cała ta plątanina neuronów odpowiada za to, jak zwierzę odbiera świat, odnajduje się w nim, jak myśli i się zachowuje. Dysponując konektomem, badacze mogą łatwiej identyfikować obwody neuronów odpowiedzialne za konkretne działania organizmu. Mogą także tworzyć przewidywania dotyczące zupełnie nieznanych zjawisk czy procesów występujących w mózgu.
Kontektom muszki owocowej w aplikacji
Twórcy udostępnili także aplikację Codex (codex.flywire.ai), w której można samodzielnie buszować po zgromadzonych danych, analizować statystyki czy generować wizualizacje sieci połączeń każdego zmapowanego neuronu lub całych obwodów, w których uczestniczy.
Aplikacja jest wspaniałym narzędziem dla neurobiologów, dla których jeszcze długo nie zabraknie pracy. W mózgu człowieka znajduje się ok. 86 mld komórek nerwowych i drugie tyle komórek glejowych, które pełnią rozmaite funkcje pomocnicze. Każdy neuron może stworzyć nawet 10 tys. połączeń synaptycznych. Inne zespoły pracują obecnie m.in. nad stworzeniem konektomu myszy, której mózg jest ponad 500-krotnie większy od mózgu muszki owocowej – i tysiąckrotnie mniejszy niż mózg człowieka.
„Tygodnik Powszechny” – jedyny polski tygodnik społeczno-kulturalny.
30 tys. Czytelniczek i Czytelników. Najlepsze Autorki i najlepsi Autorzy.
Wspólnota, która myśli samodzielnie.
Artykuł pochodzi z numeru Nr 41/2024
