Posle 12 godina rada, ogroman tim istraživača iz Velike Britanije, SAD i Nemačke je završio najveću i najsloženiju mapu mozga do sada, opisujući svaku neuronsku vezu u mozgu larve voćne mušice.
Iako ni blizu veličine i složenosti ljudskog mozga, on i dalje pokriva respektabilnih 548.000 veza između ukupno 3.016 neurona.
Mapiranje identifikuje različite tipove neurona i njihove puteve, uključujući interakcije između dve strane mozga i između mozga i kičmene moždine. Ovo dovodi naučnike bliže razumevanju kako kretanja signala od neurona do neurona dovode do ponašanja i učenja.
„Ako želimo da razumemo ko smo i kako razmišljamo, deo toga je razumevanje mehanizma misli“, kaže Džošua T. Vogelštajn, biomedicinski inženjer na Univerzitetu Džon Hopkins.
„A ključ za to je saznanje kako se neuroni povezuju jedni sa drugima.“
Da bi napravili ovu veličanstvenu multifunkcionalnu mapu, nazvanu konektorom, istraživači su skenirali hiljade kriški mozga bebe voćne mušice elektronskim mikroskopom visoke rezolucije. Zatim su sastavili slike i dodali ih podacima koje su već prikupili, pedantno obeležavajući svaku vezu između neurona.
To uključuje i ćelije koje razgovaraju jedna sa drugom unutar svake polovine mozga, kao i one koje komuniciraju između dve hemisfere, što omogućava dubinsko proučavanje interakcija u mozgu.
Hemisfere mozga imaju jedinstvene i važne funkcije, ali kako one integrišu i koriste informacije sa svake strane za složeno ponašanje i spoznaju nije tako dobro shvaćeno.
„Način na koji je moždano kolo strukturisano utiče na proračune koje mozak može da uradi“, objašnjava neuronaučnik Marta Zlatić sa Univerziteta u Kembridžu.
„Ali, do ove tačke, nismo videli strukturu nijednog mozga osim okruglog crva Caenorhabditis elegans, punoglavca niskog hordata i larve morskog anelida, od kojih svi imaju nekoliko stotina neurona.
Nedavno su naučnici napravili značajan napredak u crtanju ljudskog mozga i praćenju neuronske aktivnosti kod miševa, ali fokus je bio na određenim regionima i trenutna tehnologija još uvek nije dovoljno napredna da bi se kompletirao konektom za veće životinje kao što su ljudi.
Međutim, Zlatić objašnjava: „Svi mozgovi su slični – svi su to mreže međusobno povezanih neurona – i svi mozgovi svih vrsta moraju da izvode mnoga složena ponašanja: svi moraju da obrađuju senzorne informacije, uče, biraju radnje, upravljaju svojim okruženjem, biraju hranu, prepoznaju svoje bližnje, pobegnu od predatora itd.“
Voćne mušice (Drosophila melanogaster) su popularni naučni istraživački model zbog svojih karakteristika koje se lako proučavaju, njihovog složenog ali kompaktnog mozga i zato što dele mnoge biološke sličnosti sa nama ljudima.
Značajno je da su strukture povezivanja koje su istraživači primetili utvrđeno da se najviše ponavljaju među ulaznim i odlaznim neuronima u delu mozga koji nam omogućava da naučimo i zapamtimo ono što smo naučili.
Takođe su otkrili da neke od identifikovanih karakteristika rade na sličan način kao neke računarske mreže za mašinsko učenje.
„Ono što smo naučili o kodu za voćne mušice imaće implikacije na kod za ljude“, navodi Vogelštajn. „To je ono što želimo da razumemo – kako napisati program koji vodi do mreže ljudskog mozga.“
Tim predlaže da će sledeći korak biti da se nauči više o neuronskoj strukturi uključenoj u određene funkcije ponašanja, kao što su učenje i donošenje odluka, i da se pogleda aktivnost celog konektoma dok je insekt uključen u aktivnost.
Prvi pokušaj da se mapira mozak bilo je 14-godišnje istraživanje C. elegansa koje je počelo 1970-ih. To je dalo nepotpunu mapu mozga okruglog crva i na kraju je naučnicima donelo Nobelovu nagradu.
„Prošlo je 50 godina i ovo je prvi moždani konektom. To je zastava u pesku da to možemo da uradimo“, kaže Vogelštajn.
„Sve je funkcionisalo u skladu sa ovim.“
