Cercetătorii de la Universitatea Cambridge și de la Universitatea Johns Hopkins din Anglia au publicat recent prima hartă completă a unui creier de insectă, cunoscută și sub numele de conectom.
Proiectul amplu a necesitat 12 ani pentru a fi dus la bun sfârșit și dezvăluie locul tuturor celor 3.016 neuroni din creierul unei musculițe de oțet în stadiul de larvă.
Cercetarea poate identifica rețelele prin care neuronii dintr-o parte a creierului trimit date spre alte regiuni, precum și clasificarea a 93 de tipuri distincte de celule neuronale, care diferă prin formă, funcție și modul în care se conectează între ele.
Cum a fost creată prima hartă a unui creier de insectă
Peste 80 de cercetători au lucrat pentru proiect, care a implicat tăierea creierului unei musculițe de oțet (Drosophila melanogaster) în 5.000 de secțiuni și capturarea de imagini microscopice, care au fost apoi transformate în volum în 3D. Apoi, construcția tridimensională a fost analizată pentru a identifica celulele individuale, conexiunile acestora fiind trasate manual.
Rezultatele cartografierii i-au surprins pe oamenii de știință. De exemplu, se crede că neuronii trimit mesaje de ieșire prin intermediul unor prelungiri lungi numite axoni și le primesc prin intermediul celor mai scurte și ramificate, numite dendrite.
Cu toate acestea, noutatea a dovedit că există excepții de la această regulă, indicând mai multe conexiuni axon-axon și dendrită-dendrită în sinapsele muștelor în stadiul lor larvar.
Mai mult, conectomul a dovedit că informația senzorială primită trece prin câțiva neuroni înainte de a fi direcționată către cel implicat în controlul motor, responsabil de mișcările insectei.
Acest nivel de eficiență poate fi atins doar prin „scurtături” integrate între conexiuni, ceva foarte asemănător cu ceea ce se observă în sistemele avansate de inteligență artificială.
Importanța și limitările hărții
O mai bună înțelegere a creierului unei muște poate părea nesemnificativă pentru unii, dar implicațiile cercetării s-ar putea extinde dincolo de regnul animal.
Cunoștințele dobândite în urma cartografierii ar putea fi aplicate viitoarelor inteligențe artificiale pentru a le crește eficiența energetică. La urma urmei, insectele pot îndeplini sarcini cerebrale complexe cu un nivel foarte scăzut de energie.
În plus, conectomul ar putea fi un model util pentru studierea mecanismelor de învățare și memorare.
„Oamenii iau decizii, învață, se mișcă în mediul înconjurător, mănâncă. La fel fac și muștele. Și există motive întemeiate pentru a crede că mecanismele pe care muștele le au pentru a pune în aplicare aceste funcții cognitive sunt prezente și la oameni”, a explicat Joshua Vogelstein, coordonator al studiului și director și cofondator al laboratorului NeuroData de la Universitatea Johns Hopkins.
Din păcate, această noutate interesantă pentru lumea științei are și limitele sale. Deocamdată, nu este capabilă să surprindă care neuroni sunt excitatori, ceea ce înseamnă că fac alte celule similare să se activeze, și care sunt inhibitori, cei mai puțin susceptibili de a reacționa.
Iar aceste reacții sunt foarte importante, deoarece afectează modul în care informațiile circulă prin creier. Cu toate acestea, noul conectom este o realizare remarcabilă în domeniul cercetării în neuroștiințe.
Harta creierului musculiței de oțet poate contribui la progresul tehnologiilor actuale, precum și la furnizarea unei baze pentru viitoarele descoperiri și studii pentru a înțelege mai multe despre creaturile din jurul nostru și, de asemenea, despre noi înșine.
