So Fly: gli scienziati completano la mappa del cervello della mosca adulta della frutta

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Revisionato dal punto di vista medico da Carmen Pope, BPharm. Ultimo aggiornamento: 2 ottobre 2024.

Di Carole Tanzer Miller HealthDay Reporter

MERCOLEDI 2 ottobre 2024 -- Il capo di un team di Princeton che ha mappato il cervello di un moscerino della frutta adulto - un passo fondamentale nella comprensione del cervello umano - spiega l'impresa in un modo che ne smentisce la complessità.

"Proprio come non vorresti guidare verso un posto nuovo senza Google Maps, non vuoi esplorare il cervello senza una mappa", ha spiegato l'autore principale Sven Dorkenwald, che ha conseguito il dottorato di ricerca. l'anno scorso da Princeton e ora si trova all'Allen Institute for Brain Science di Seattle. "Quello che abbiamo fatto è costruire un atlante del cervello e aggiungere annotazioni per tutte le attività commerciali, gli edifici, i nomi delle strade."

Con questo, ha aggiunto in un comunicato stampa a Princeton, "i ricercatori sono ora in grado di esplorare attentamente il cervello mentre cerchiamo di capirlo".

Paragonandola a una mappa stradale che traccia ogni piccolo vicolo e ogni superstrada, ha detto che la nuova mappa - chiamata "connettoma" - mostra connessioni nel cervello del moscerino della frutta su ogni scala. Un giorno potrebbe portare a trattamenti su misura per le malattie del cervello.

I ricercatori hanno descritto il loro lavoro il 2 ottobre in un numero speciale della rivista Nature.

Hanno creato una mappa neurone per neurone e sinapsi per sinapsi del cervello di un moscerino della frutta adulto (Drosophila melanogaster). Identifica diversi tipi di neuroni e collegamenti chimici (o sinapsi) tra loro e offre informazioni sul tipo di sostanze chimiche secrete da ciascun neurone.

I moscerini della frutta condividono il 60% del DNA umano e sono affetti da 3 malattie genetiche umane su 4. Capire il loro cervello è un passo avanti verso la comprensione di quelli di specie più complesse, comprese le persone, hanno detto i ricercatori.

Il moscerino della frutta è anche un pensatore profondo, in grado di formare ricordi a lungo termine, impegnarsi in interazioni sociali e navigare su grandi distanze. Ora che il suo connettoma è stato stabilito, i ricercatori sperano di utilizzare gli stessi metodi per mappare animali con cervelli più grandi.

"Questo è un risultato importante", ha affermato la co-leader dello studio Mala Murthy, direttrice di il Princeton Neuroscience Institute. "Non esiste nessun altro connettoma cerebrale completo per un animale adulto di questa complessità."

Altri ricercatori avevano già mappato il cervello di un verme C. elegans e di una larva di moscerino della frutta, che avevano 302 e 3.000 neuroni, rispettivamente.

Il cervello di un moscerino della frutta adulto è molto più complesso e vanta quasi 140.000 neuroni collegati da circa 50 milioni di sinapsi.

John Ngai, direttore del Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative (BRAIN) del National Institute of Health, ha salutato il risultato.

"Il minuscolo moscerino della frutta è sorprendentemente sofisticato ed è servito a lungo come un potente modello per comprendere le basi biologiche del comportamento", ha affermato in un comunicato stampa del NIH. "Questa pietra miliare non solo fornisce ai ricercatori una nuova serie di strumenti per comprendere come i circuiti nel cervello guidano il comportamento, ma funge soprattutto da precursore per gli sforzi in corso finanziati da BRAIN per mappare le connessioni dei mammiferi più grandi e dei cervelli umani."

In un documento complementare anche pubblicato su Nature, i ricercatori hanno riferito di aver creato una mappa separata, nota come progetto, delle proiezioni tra le regioni del cervello.

Il progetto consente la mappatura dettagliata di specifici circuiti cerebrali che controllano il comportamento, come il circuito cerebrale ocellare, hanno affermato. Raccoglie stimoli visivi e orienta la mosca durante il volo.

Per creare le mappe, i ricercatori del FlyWire Consortium con sede a Princeton, che comprende 287 ricercatori in più di 76 laboratori in tutto il mondo, hanno utilizzato un modello di intelligenza artificiale e 21 milioni di immagini cerebrali.

Il modello di intelligenza artificiale ha trasformato i "grumi e le macchie" presenti in quelle immagini in una mappa tridimensionale etichettata. I ricercatori hanno condiviso il loro lavoro con la comunità scientifica più ampia mentre lavoravano.

"Non sarebbe stato possibile ricostruire manualmente l'intero schema elettrico", ha osservato il co-leader del progetto Sebastian Seung, professore di neuroscienze e informatica a Princeton. "Questa è una dimostrazione di come l'intelligenza artificiale può far avanzare le neuroscienze."

L'iniziativa BRAIN dell'NIH ha fornito un finanziamento parziale al progetto.

"Sotto molti aspetti, [il cervello] è più potente di qualsiasi computer creato dall'uomo, ma per la maggior parte non ne comprendiamo logica sottostante", ha detto Ngai. "Senza una comprensione dettagliata di come i neuroni si connettono tra loro, non avremo una comprensione di base di cosa va bene in un cervello sano o cosa va storto in una malattia."

Fonti

  • Università di Princeton, comunicato stampa, 2 ottobre 2024

    • Disclaimer: i dati statistici negli articoli medici forniscono tendenze generali e non riguardano singoli individui. I fattori individuali possono variare notevolmente. Cerca sempre una consulenza medica personalizzata per le decisioni sanitarie individuali.

    Fonte: HealthDay

    Pubblicato : 2024-10-03 06:00

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