Ученые совершили прорыв в изучении мозга мухи

1379

Он поможет понять, как работает разум человека, передает Kazpravda.kz со ссылкой на Русскую службу ВВС

Фото: MRC/Nature

Мухи без труда передвигаются как по земле, так и по воздуху, а их самцы даже умеют исполнять в брачный сезон своим подругам «мушиные серенады» — и все это благодаря крошечному мозгу, уступающему по размерам булавочной головке.

Ученым впервые удалось составить подробнейшую трехмерную модель мушиного мозга, состоящего примерно из 130 тыс. нейронов, для чего им потребовалось точно определить расположение и форму каждой клетки, а также проследить порядка 50 млн связей между ними.

Это самое глубокое и подробное исследование мозга взрослого животного из всех когда-либо проведенных.

Один из ведущих экспертов в области изучения мозга, не принимавший участия в этом проекте, заявил Би-би-си, что опубликованная работа — огромный скачок и в нашем понимании устройства мозга человека.

Профессор лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям (LMB) Кембриджского университета Грегори Джеффрис полагает, что результаты работы помогут пролить свет на тайны «механизма мышления».

По его словам, на сегодняшний день у ученых нет сколько-нибудь убедительного ответа на вопрос о том, как именно сложная нейронная структура в голове каждого человека позволяет ему взаимодействовать с другими людьми и окружающим миром в целом.

«Как устроены эти связи? — задается вопросом профессор Джеффрис. — Как проходит через эту систему нервный сигнал, позволяя нам обрабатывать информацию: мне — узнавать ваше лицо; вам — слышать мой голос, и вновь превращать услышанное в электрические сигналы?»

«Моделирование мушиного мозга — это важнейшая работа, которая поможет нам понять, как работает и наш собственный мозг», — уверен он.

В мозгу человека нервных клеток примерно в миллион раз больше, чем у изучаемой плодовой мушки (дрозофилы). Так как же схема устройства мозга насекомого может помочь ученым понять механизмы нашего мышления?

Изображения, опубликованные в журнале Nature, демонстрируют нейронную конструкцию, красота которой не уступает сложности ее архитектуры.

В ее устройстве кроется ответ на главный вопрос: как столь крошечный орган оказывается способными выполнять такое огромное количество сложнейших вычислительных задач.

О создании способного на что-либо подобное компьютера — размером с маковое зернышко — современная наука не может даже помыслить.

Профессор Мала Мерти, руководившая частью исследования, проводимого в Принстонском университете, утверждает, что составленная по итогам этой работы модель нейронных связей (ученые называют ее «коннектома») открывает нейробиологам новые, доселе невиданные горизонты.

«Модель поможет исследователям лучше понять устройство и принципы работы здорового мозга. И тогда в будущем — сравнивая с подобным образцом — можно будет сразу понять, когда что-то у нас в мозгу идет не так», — надеется она.

С этим мнением согласна и не принимавшая участия в исследовании Люсия Прието Годино, которая руководит группой по изучению мозга в лондонском Институте Фрэнсиса Крика.

«Ранее ученые уже составляли полные коннектомы обычного дождевого червя, у которого порядка 300 нейронов, и опарыша, у которого их три тысячи, но полная коннектома особи, в мозгу которой 130 тысяч нейронов — это просто научный подвиг, который открывает ученым путь к составлению и коннектомы более крупного мозга. Например, мозга мыши, а возможно — через несколько десятков лет, — и нашего собственного».

Исследователи смогли выделить конкретные нейронные маршруты, используемые для выполнения тех или иных функций организма, и показать, как они связаны между собой.

Например, клетки, ответственные за движение, находятся у основания мозга, в то время как нейроны, отвечающие за зрительное восприятие, расположены сбоку.

В последнем случае задействовано гораздо больше клеток, поскольку обработка визуального изображения требует гораздо большей вычислительной мощности.

О существовании подобных отдельных маршрутов ученые знали и раньше, но конкретные связи между ними были установлены впервые.

Опубликованные модели нейронных связей уже используются другими исследователями — например, для того, чтобы понять, почему муху так трудно прихлопнуть или даже поймать.

Зрительные нейроны фиксируют, в каком направлении летит свернутая газета, и мгновенно передают сигнал к лапкам мухи.

Причем не просто сигнал к прыжку, а именно к прыжку в сторону от источника угрозы. Так что прыгают мухи, можно сказать, даже не задумываясь о том, куда именно — буквально быстрее скорости мысли.

Этот вывод может объяснить, почему нам так сложно по ним попасть.

Для создания подробнейшей модели мушиный мозг аккуратно нарезали на 7000 слоев микроскопическим скальпелем, отдельно сфотографировав каждый слой и переведя фотографии в цифровой формат.

После этого команда ученых из Принстона при помощи искусственного интеллекта извлекла из сделанных фотографий информацию о форме каждой конкретной клетки и связях между ними.

Впрочем, искусственный интеллект помог лишь отчасти, сделав в ходе работы более трех миллионов ошибок, которые исследователям все равно пришлось исправлять вручную.

Уже этот результат можно было бы считать выдающимся техническим достижением, однако это была лишь первая половина работы.

По словам сотрудника Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям, доктора Филиппа Шлегеля, сама по себе составленная схема не имеет особого смысла, если в придачу к ней не идет описание того, за что именно отвечает та или иная конкретная нейронная цепь.

«Это можно сравнить с картами Google Maps, — говорит он, — только карты эти — для мозга. Необработанная схема нейронных связей дает представление о том, какие структуры соответствуют отдельным улицам и расположенным на них зданиям».

«Но вот описать эти нейроны — это все равно что нанести на нашу карту названия улиц и городов, время работы предприятий, номера их телефонов, отзывы и т. д., — объясняет Шлегель. — Чтобы карта была действительно полезной, необходимо знать и то, и другое».

Опубликованная коннектома мушиного мозга открыта для изучения любым ученым, которым она может понадобиться для проведения собственных исследований. Доктор Шлегель уверен, что уже в ближайшую пару лет с ее помощью нейробиологи смогут совершить массу важнейших открытий.

Человеческий мозг куда больше мушиного, и пока у нас нет технологий, чтобы собрать всю информацию о его подробном устройстве.

Однако исследователи полагают, что лет через 30 удастся составить и аналогичную коннектому человека. А схема мушиного мозга, по их словам, закладывает основу более глубокого понимания того, как работает наш собственный разум.

Исследовательская работа была выполнена совместными усилиями целого ряда научных коллективов со всего мира, объединенных в большую международную группу FlyWire Consortium.

Популярное

Все
Чистота становится философией жизни
Свобода возможна лишь в правовом поле
Экологическому контролю – цифровые инструменты
Прочная основа единства общества
Новую школу построят в Атырау
В зоне особого контроля
Проезд сделали бесплатным
Продолжается уборка зерновых
Проверят общежития вузов
Пространство заботы и развития
Все готово к сентябрю
Мусорные завалы поручат разгрести «соседям»
Контроль без изоляции
Удачный старт на US Open
Новый учебный год – новые возможности
Вовремя вмешались
В зоне ограниченных выбросов
Послание Президента 2024: экологическое движение «Таза Қазақстан» объединило более 10,4 млн человек
Успех страды зависит от работы элеваторов
Прогулка по кумысной ферме
Военнослужащие Нацгвардии провели акцию «Дорога в школу»
Аким Мангистау ознакомился с ходом строительства социальных объектов
Бектенов поручил внести предложения по наказанию виновных в срыве дорожных проектов
Больше 20 предприятий Алматы признаны победителями регионального этапа конкурса «Лучший товар Казахстана»
В Сарани строят завод по сборке грузовиков
Первую в мире «золотую» акулу поймали у берегов Коста-Рики
Уборка идет полным ходом
Сильные дожди ожидаются в большинстве регионов Казахстана
Арину разгромила, а Иге уступила
Казахстан укрепил свой статус международного транзитного хаба
Аэропорты Астаны, Алматы, Шымкента и Актобе станут мультимодальными центрами мирового уровня
Астанчанин оформил миллионные автокредиты на четверых казахстанцев
Определены лучшие пляжи Казахстана сезона 2025
Глава государства провел совещание по бюджету
UFC выбрал нового соперника Шавкату Рахмонову
Водитель наехал на группу детей, трое из них скончались
Программу «Аналар саулығы» запустили в рамках исполнения поручений Президента
Кто поедет в Ливерпуль
Модернизацию объектов энергетики проверили в Степногорске и ЗКО
Золото из Самокова
До конца 2025 года в Казахстане введут обязательную маркировку моторных масел
Гвардейцы впервые стали чемпионами МВД РК по спортивному самбо
В Кызылординской области все больше сёл отказываются от продажи алкоголя
Гвардеец завоевал бронзу на ЧМ по пляжному самбо в Сингапуре
О погоде в Казахстане на первые дни августа рассказали синоптики
Нацбанк начал валютные интервенции
Где и когда посмотреть результаты конкурса грантов?
Гвардеец стал призёром конкурса по популяризации наследия Абая
В Астане 125 новобранцев дали клятву Родине
Незаконные постройки снесут в Уральске
Найдены личные вещи членов экипажа пропавшего на Сорбулаке вертолета
Четыре человека погибли в жуткой аварии в Актюбинской области
Алматинская область подарила земле Абая скульптуру «Золотой человек»
Дженнифер Лопес в Астане: что важно знать перед концертом
Дожди и град ожидаются в Казахстане в ближайшие дни
Модернизация на особом контроле
Новый формат срочной военной службы SARBAZ+ запускают в Казахстане
В Павлодаре откроют первую комфортную школу
На концерт Дженнифер Лопес в Ереване потратили $7 млн
«Он сам — музыка»: Димаш спел без оркестра и покорил зал акапелла

Читайте также

Рис с высокой водоэффективностью вывели в Казахстане
Пещеру каменного века изучают в Жамбылской области
Первую в мире «золотую» акулу поймали у берегов Коста-Рики
Образование и наука должны стать движущей силой развития Ка…

Архив

  • [[year]]
  • [[month.label]]
  • [[day]]