Μια προνύμφη μύγας έχει μήκος μόνο ένα κλάσμα της ίντσας και ο εγκέφαλός της έχει το μέγεθος ενός κόκκου αλατιού. Αλλά αυτό δεν εμπόδισε τους επιστήμονες να προσπαθήσουν να πάρουν μια πλήρη εικόνα του τι υπάρχει μέσα στο μικροσκοπικό όργανο.
Οι ερευνητές κατασκεύασαν έναν λεπτομερή χάρτη των νευρώνων και των συνδέσεων μεταξύ τους στον εγκέφαλο μιας μύγας προνυμφών. Με 3.016 νευρώνες και 548.000 συνδέσεις, που ονομάζονται συνάψεις, το αποτέλεσμα είναι μακράν ο πιο περίπλοκος χάρτης ενός ολόκληρου εγκεφάλου που δημιουργήθηκε ποτέ.
«Είναι μια περιήγηση στο πώς κατανοούμε τους τρόπους με τους οποίους συνδέονται οι εγκέφαλοι», λέει ο Timothy Mosca, ένας νευροεπιστήμονας που μελετά τις συνάψεις μύγας στο Πανεπιστήμιο Thomas Jefferson. Το διάγραμμα είναι «ένας χάρτης αναφοράς», που θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος των ζώων, λέει η Marta Zlatic, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στην Αγγλία.
Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες είχαν φτιάξει μόνο αυτό το είδος χάρτη, που ονομάζεται connectome, για τους εγκεφάλους τριών οργανισμών: δύο τύπων σκουληκιών και μια προνύμφη θαλάσσιου σκουληκιού. Ο εγκέφαλος αυτών των ζώων είχε μόνο μερικές εκατοντάδες νευρώνες ο καθένας.
Ο χαρτογραφημένος εγκέφαλος της μύγας προνυμφών, που δημοσιεύτηκε την Παρασκευή στο περιοδικό Science, χρειάστηκε 12 χρόνια για να ολοκληρωθεί. Η απεικόνιση ενός μεμονωμένου νευρώνα απαιτούσε περίπου μία ημέρα. Ωστόσο, η ομάδα κατάφερε να χρησιμοποιήσει ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να απεικονίσει χιλιάδες φέτες του μικροσκοπικού εγκεφάλου του εντόμου. Στη συνέχεια, αναγνώρισαν τους νευρώνες σε κάθε εικόνα και εντόπισαν τις συνδέσεις τους με άλλα νευρικά κύτταρα, γράφει το Live Science.
Το διάγραμμα που προέκυψε έδωσε μια σειρά από ενδιαφέροντα ευρήματα. Σχεδόν το 75 τοις εκατό των πιο καλά συνδεδεμένων νευρώνων συνδέονταν με το κέντρο εκμάθησης του εγκεφάλου, υπογραμμίζοντας τη σημασία του. Και ενώ ο εγκέφαλος είχε πολλαπλά στρώματα με συνδέσεις μεταξύ τους, είχε επίσης συντομεύσεις που παρακάμπτουν τα στρώματα, ίσως για να αναπληρώσουν τον χαμηλό αριθμό νευρώνων. Τα δύο ημισφαίρια του εγκεφάλου ήταν συνδεδεμένα μεταξύ τους και φαινόταν να είναι παρόμοια – έκπληξη για τους ερευνητές, καθώς το αριστερό και το δεξί ημισφαίριο στον άνθρωπο έχουν ορισμένες εξειδικευμένες λειτουργίες.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι νευρώνες στέλνουν σήματα μέσω μιας μακράς δομής που ονομάζεται άξονας και λαμβάνουν σήματα στους βραχύτερους δενδρίτες τους. Αλλά η μελέτη αποκάλυψε ότι το ένα τρίτο των συνδέσεων στον εγκέφαλο της μύγας δεν ακολούθησε αυτό το μοτίβο – ήταν μεταξύ δύο αξόνων, μεταξύ δύο δενδριτών ή από έναν δενδρίτη σε έναν άξονα. «Δεδομένου του εύρους αυτών των συνδέσεων, πρέπει να είναι σημαντικές για τον υπολογισμό του εγκεφάλου», λέει στο Gizmodo ο Michael Winding.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες και εκατοντάδες τρισεκατομμύρια συνάψεις – πολύ περισσότερες νευρικές συνδέσεις από τον αριθμό των αστεριών στον Γαλαξία. Αλλά ο εγκέφαλος της μύγας και ο ανθρώπινος εγκέφαλος εξακολουθούν να έχουν ομοιότητες. Για παράδειγμα, και οι δύο έχουν περιοχές που αντιστοιχούν στη λήψη αποφάσεων, τη μάθηση και την πλοήγηση, λέει ο Joshua Vogelstein, συν-συγγραφέας της μελέτης