La toute première carte complète du cerveau d’un insecte vraiment enchanteur : ScienceAlert

Après 12 ans de travail, une équipe massive de chercheurs du Royaume-Uni, des États-Unis et d’Allemagne a réalisé la carte du cerveau la plus grande et la plus complexe à ce jour, décrivant chaque connexion neuronale dans le cerveau d’une larve de mouche des fruits.

Bien qu’il soit loin de la taille et de la complexité du cerveau humain, il couvre toujours un respectable 548 000 connexions entre un total de 3 016 neurones.

Les cartes identifient les différents types de neurones et leurs voies, y compris les interactions entre les deux côtés du cerveau et entre le cerveau et la moelle épinière. Cela rapproche les scientifiques de la compréhension de la façon dont les mouvements de signaux d’un neurone à l’autre conduisent au comportement et à l’apprentissage.

« Si nous voulons comprendre qui nous sommes et comment nous pensons, une partie de cela consiste à comprendre le mécanisme de la pensée », Il dit Joshua T Vogelstein, ingénieur biomédical à l’Université Johns Hopkins.

« La clé pour cela est de comprendre comment les neurones communiquent entre eux. »

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Pour créer cette merveilleuse carte multifonctionnelle, appelée réseau de neurones, les chercheurs Numérisation de milliers de tranches du cerveau d’une mouche des fruits Avec un microscope électronique à haute résolution. Ils ont ensuite assemblé les images et les ont ajoutées aux données qu’ils avaient déjà collectées, en plaçant des balises précises sur chaque connexion entre les neurones.

Cela inclut à la fois les cellules qui se parlent dans chaque hémisphère du cerveau ainsi que celles qui communiquent entre les deux hémisphères, ce qui permet d’étudier en profondeur les interactions à travers le cerveau.

Les deux hémisphères du cerveau ont des fonctions uniques et importantes, mais la façon dont les informations de chaque côté sont intégrées et utilisées pour un comportement et une cognition complexes n’est pas bien comprise.

« La façon dont le circuit cérébral est organisé affecte les opérations de calcul que le cerveau peut effectuer. » Expliquer Marta Zlatek, neuroscientifique de l’Université de Cambridge.

« Mais jusqu’à présent, nous n’avons vu la structure d’aucun cerveau, à l’exception du ver rond Certains types sont élégants, le têtard d’un cordé inférieur et la larve d’un ver annélide marin, tous contenant plusieurs centaines de neurones. « 

Récemment, les scientifiques ont fait de grands progrès dans la cartographie du cerveau humain, le suivi de l’activité neuronale chez la souris, mais l’accent a été mis sur des régions spécifiques et la technologie actuelle n’est toujours pas assez avancée pour compléter un réseau neuronal pour des animaux plus gros comme les humains.

Cependant, Zlatic ExpliquerTous les cerveaux sont identiques — ce sont tous des réseaux de neurones interconnectés — et tous les cerveaux de toutes sortes doivent exécuter de nombreux comportements complexes : ils ont tous besoin de traiter des informations sensorielles, d’apprendre, de choisir des actions, de naviguer dans leur environnement, de choisir de la nourriture, de reconnaître des propriétés, de s’échapper. des prédateurs, etc.

les mouches des fruits (Drosophile melanogaster) sont un modèle de recherche scientifique populaire en raison de leurs caractéristiques faciles à étudier, de leur cerveau complexe mais compact et parce qu’ils partagent de nombreuses similitudes biologiques avec nous, les humains.

Notamment, les structures connectées observées par les chercheurs sont déterminées comme étant plus fréquentes entre les neurones entrants et sortants dans la partie du cerveau qui nous permet d’apprendre et de nous souvenir de ce que nous avons appris.

Ils ont également constaté que certaines fonctionnalités spécifiques fonctionnent de la même manière que certains réseaux informatiques d’apprentissage automatique.

« Ce que nous avons appris sur le code des mouches des fruits aura des implications sur le code pour les humains », États Vogelstein. « C’est ce que nous voulons comprendre – comment écrire un programme qui mène au réseau du cerveau humain. »

L’équipe suggère que la prochaine étape consistera à en savoir plus sur l’architecture neuronale impliquée dans certaines fonctions comportementales, telles que l’apprentissage et la prise de décision, et à examiner l’activité de l’ensemble du réseau neuronal pendant que l’insecte est engagé dans l’activité.

La première tentative de cartographier le cerveau était une étude de 14 ans C. elegans qui a commencé dans les années soixante-dix. Il a donné une carte incomplète du cerveau de l’ascaris et a finalement amené les scientifiques dans A Prix ​​Nobel.

« Cela fait 50 ans et c’est le premier réseau de neurones cérébraux. C’est la science dans le sable que nous pouvons faire cela », a déclaré Vogelstein. Il dit.

« Tout fonctionne jusqu’à présent. »

La recherche a été publiée dans la revue les sciences.