Mozak je posebno složen organ, ne samo kod ljudi. Čak i mozak muve sadrži više od 100.000 neurona povezanih milionima sinapsi. Po prvi put, međunarodna zajednica istraživača je rekonstruisala i objavila sve neurone sa njihovim odgovarajućim sinaptičkim vezama u mozgu odrasle ženke voćne mušice, Drosophila melanogaster.
Tim profesora Marion Silies sa Univerziteta Johanes Gutenberg u Majncu (JGU) dao je važan doprinos ovom istraživanju analizirajući neurone optičkih režnjeva, odnosno onih delova mozga koji obrađuju vizuelne informacije. Na njihovo iznenađenje, istraživači su otkrili da specifičan tip neurona u oku voćne mušice nije homogeno ožičen.
„Ovo dovodi u pitanje naše trenutno razumevanje kako je oko organizovano“, rekao je neurobiolog Silijes s obzirom na nalaze.
Rad je objavljen u časopisu Nature Communications.
Predvođen timom istraživača sa Univerziteta Prinston i uz pomoć veštačke inteligencije, FliVire konzorcijum je uspeo da mapira ceo konektom mozga Drosophila melanogaster. Termin ‘konektom’ se koristi za označavanje svih neurona i sinaptičkih veza između njih, koje igraju značajnu ulogu za funkciju neurona.
Stotine istraživača iz celog sveta pružile su odgovarajuće informacije. Rezultat je dijagram neuronskog ožičenja od više od 130.000 nervnih ćelija i 50 miliona sinapsi proizvedenih prvo pripremom elektronskih mikroskopskih slika ultra tankih delova moždanog tkiva, a zatim kombinovanjem slika, praćenjem neurona i označavanjem identiteta tipova ćelija.
„Ovaj skup podataka je jedinstven i revolucionisaće čitavo polje neurobiologije“, rekao je profesor Silijes. „Zahvaljujući ovim informacijama, sada možemo daleko bolje analizirati kako mozak funkcioniše.
Siliesov tim na Institutu za razvojnu biologiju i neurobiologiju (IDN) na Univerzitetu u Majncu specijalizovan je za istraživanje vizuelnih sistema i na taj način je doprineo uspešnom ishodu projekta FliVire, dok je istovremeno otkrio nove aspekte načina na koji se vizuelne informacije obrađuju.
U srži njihovog otkrića su određeni tipovi ćelija transmedule koji se nalaze samo dve sinapse iza fotoreceptora u otprilike 800 pojedinačnih jedinica složenog oka voćne mušice. „Vizuelni sistemi imaju homogenu strukturu, za koju se smatralo da se proteže i do nivoa sinaptičkog ožičenja“, objasnio je Silijes. Smatralo se da se princip homogenog ožičenja oka primenjuje na Drosophila melanogaster kao i na ljude.
Na kraju krajeva, to bi imalo smisla jer okolinu treba percipirati i obrađivati na isti način u različitim delovima oka.
„Sada smo utvrdili da određeni neuroni, na primer tipa transmedula ćelija Tm9, imaju heterogenu povezanost, a ne homogeno ožičenje“, rekao je tim. Prethodna zapažanja su pokazala da ove ćelije ne reaguju uvek identično na određeni stimulus. Siliesov tim je sada predložio moguće objašnjenje za ovaj fenomen.
„Izgleda da oko muve različito obrađuje vizuelne inpute u različitim tačkama u svemiru“, objasnio je autor. Da bi potvrdili da njihovi nalazi u slučaju ćelija Tm9 nisu neobična karakteristika prisutna u jednoj ženki voćne mušice, grupa je napravila dodatne svetlosne mikroskopske slike uzoraka drugih voćnih mušica, pružajući potkrepljujuće dokaze.
„Sledeći korak je da saznamo da li postoji specifičan obrazac koji leži u osnovi ove varijabilnosti ili je to samo slučajna pojava“, rekla je profesorka Marion Silies, izlažući buduća istraživanja.
Za Silijesa, ovaj rad postavlja pitanje zašto postoji ova heterogenost u vizuelnom sistemu muve. Da li je to neka vrsta slučajnog neželjenog efekta ili je varijabilnost neophodna za robusnu vizuelnu obradu?
Njena grupa će nastaviti da istražuje ovo fundamentalno pitanje uz pomoć istraživačke jedinice RobustCircuit, koja uključuje druge istraživače sa Univerziteta u Majncu, kao i kolege sa Freie Universitat Berlin, Humboldt-Universitat zu Berlin i Zuse Institute Berlin (ZIB).
