Gli scienziati e i collaboratori di Janelia hanno raggiunto un'altra pietra miliare nella connettomica, svelando uno schema elettrico completo del sistema visivo del moscerino della frutta. Il lavoro è stato rilasciato sul server di prestampa bioRxiv .
Il connettoma del lobo ottico fornisce una mappa degli oltre 50.000 neuroni che formano il sistema visivo del moscerino della frutta, offrendo agli scienziati il quadro più completo finora di una delle parti più intriganti e importanti del sistema nervoso.
Come gli esseri umani e altri animali, le mosche fanno affidamento sulla vista per eseguire comportamenti essenziali per la sopravvivenza. I lobi ottici, che costituiscono metà del cervello della mosca e sono collegati ai suoi occhi, ricevono ed elaborano le informazioni visive. Permettono al minuscolo insetto di vedere un predatore incombente, volare verso una banana matura o camminare verso un potenziale compagno.
Per decenni, i ricercatori hanno cercato di mappare piccole regioni del lobo ottico, ma questi sforzi hanno prodotto informazioni solo su aree distinte, lasciando gli scienziati a speculare su come l'intero sistema funzionasse insieme.
Ora, il connettoma del lobo ottico fornisce una mappa completa delle migliaia di cellule che compongono il sistema visivo e dei milioni di connessioni tra di loro. I dati consentono agli scienziati di rispondere a molte domande precedentemente senza risposta e di generarne dozzine di nuove.
Le informazioni raccolte dal sistema visivo del moscerino della frutta potrebbero aumentare la conoscenza dei principi di base su come funziona la vista e aiutare gli scienziati a comprendere sistemi visivi più complessi, come quelli umani.
"Se hai solo i pezzi, ti perdi il quadro generale, letteralmente, e quindi l'idea è quella di fornire un sistema visivo completo", afferma Michael Reiser, Senior Group Leader di Janelia, che ha contribuito a guidare il progetto. "Non esiste un singolo esperimento che potremmo fare in questo momento che ci fornirebbe una risposta più velocemente dell'analisi connettomica."
Il connettoma del lobo ottico fa parte di uno sforzo più ampio da parte del team del progetto Janelia FlyEM per mappare l'intero sistema nervoso del moscerino della frutta che, una volta completato, includerà il lobo ottico appena rilasciato insieme al resto del cervello del moscerino e al cordone nervoso ventrale.
Mentre i ricercatori e i collaboratori di Janelia hanno mappato separatamente alcune di queste parti del sistema nervoso – compreso l’emiencefalo rilasciato nel 2020 e il cordone nervoso rilasciato l’anno scorso – il prossimo connettoma sarà la prima mappa dell’intero sistema nervoso di una singola mosca. Il lobo ottico è la "grande punta di questo iceberg".
"Si tratta di un cervello molto speciale perché probabilmente nessuno sul pianeta, e certamente nessuno a Janelia, è riuscito a riprodurre con successo l'immagine di un intero sistema nervoso che includa la testa del cervello e il cordone nervoso ventrale nello stesso volume e che sia di qualità sufficiente per connettersi ", afferma Stuart Berg, scienziato del progetto FlyEM Project Team e principale ingegnere del software.
Lo sforzo è reso possibile dal FlyEM Project Team di Janelia, che ha sviluppato e affinato un processo per generare connettomi di alta qualità. Il team utilizza la microscopia elettronica a scansione di fagioli ionici focalizzati ad alta risoluzione per visualizzare i campioni, computer e algoritmi ad alta potenza per raccogliere e analizzare i dati e un team di esperti per correggere ed etichettare i neuroni e le loro connessioni.
La mappatura dell'intero sistema nervoso di una singola mosca consentirà ai ricercatori di vedere le connessioni tra tutte le parti del sistema che lavorano insieme per consentire i comportamenti della mosca, offrendo agli scienziati uno sguardo senza precedenti su come funziona il cervello della mosca e potenziali informazioni su come funziona il cervello umano .
"Abbiamo imparato più e più volte che è davvero vantaggioso creare set di dati di altissima qualità che non rispondono effettivamente a una domanda specifica, ma che possono aiutarti a rispondere a migliaia di domande", afferma Reiser.
Ulteriori informazioni: Aljoscha Nern et al, Inventario neurale guidato dal connettoma di un sistema visivo completo, bioRxiv (2024). DOI:10.1101/2024.04.16.589741
Informazioni sul giornale: bioRxiv
Fornito da Howard Hughes Medical Institute
