Posle 12 godina rada, ogroman tim istraživača iz Britanije, SAD i Nemačke završio je najveću i najsloženiju moždanu mapu do sada, opisujući svaku neuronsku vezu u mozgu larve voćne mušice. Iako ni blizu veličine i složenosti ljudskog mozga, mapa je uspela da pokrije respektabilnih 548.000 veza između ukupno 3.016 neurona.
Mapiranje prepoznaje različite tipove neurona i njihove puteve, uključujući interakcije između dve strane mozga i između mozga i ventralne nervne vrpce. Naučnici sada bolje razumeju kako kretanje signala od neurona do neurona dovodi do ponašanja i učenja. „Ako želimo da razumemo ko smo i kako razmišljamo, deo toga je razumevanje mehanizma mišljenja,“ kaže Džošua T. Fogelštajn, biomedicinski inženjer na Univerzitetu Džons Hopkins. „A ključ za to je saznanje kako se neuroni međusobno povezuju.“
Da bi napravili ovu veličanstvenu multifunkcionalnu mapu, nazvanu konektom, istraživači su skenirali hiljade odsečaka mozga larve voćne mušice koristeći elektronski mikroskop visoke rezolucije. Zatim su sastavili snimke i spojili ih sa podacima koje su već prikupili, pedantno obeležavajući svaku vezu između neurona. To uključuje i ćelije koje međusobno komuniciraju unutar obe polovine mozga, kao i one koje komuniciraju između dve hemisfere, što omogućava dubinsko proučavanje interakcija u mozgu. Hemisfere mozga imaju jedinstvene i važne funkcije, ali kako one integrišu i koriste informacije za složeno ponašanje i spoznaju nije sasvim poznato.
„Način na koji je moždano kolo strukturisano utiče na proračune koje mozak može da obavi,“ objašnjava neuronaučnica Marta Zlatić sa Univerziteta u Kembridžu. „Ali do sada nismo videli strukturu mozga osim kod okruglog crva (Caenorhabditis elegans) koji ima nekoliko stotina neurona.” Nedavno su naučnici napravili značajan napredak u mapiranju ljudskog mozga i praćenju neuronske aktivnosti kod miševa, ali fokus je bio na određenim regionima i današnja tehnologija još uvek nije dovoljno napredna da bi se kompletirao konektom kod primata. Međutim, Zlatić objašnjava: „Svi su mozgovi slični – sve su to mreže međusobno povezanih neurona. Svi mozgovi svih vrsta moraju da obavljaju mnoga složena ponašanja: da obrađuju čulne informacije, uče, upravljaju svojim okruženjem, biraju hranu, prepoznaju svoje bližnje, pobegnu od predatora itd.“
Voćne mušice (Drosophila melanogaster) su popularan naučno-istraživački model zbog svojih karakteristika koje se lako proučavaju, njihovog složenog ali kompaktnog mozga i zato što dele mnoge biološke sličnosti sa nama ljudima. Istraživači su primetili da se povezničke strukture najviše ponavljaju među ulaznim i izlaznim neuronima u delu mozga koji nam omogućava da učimo i pamtimo ono što smo naučili. Takođe su otkrili da neke od ovih karakteristika rade na sličan način kao i neke računarske mreže za mašinsko učenje. „Ono što smo naučili o kodu za voćne mušice imaće implikacije za ljude,“ navodi Fogelštajn. „To je ono što želimo da razumemo – kako napisati program koji će imati kapacitete ljudske neuronske mreže.“
Kao sledeći korak naučnici su najavili ispitivanje neuronske strukture uključene u određene funkcije ponašanja, kao što su učenje i donošenje odluka, kao i praćenje aktivnosti čitavog konektoma dok je insekt u pokretu. Prvi pokušaj mapiranja mozga bilo je 14-godišnje istraživanje C. elegansa koje je započeto 1970-ih. Projekat je doneo nepotpunu mapu mozga okruglog crva i kasnije naučnicima obezbedio Nobelovu nagradu. „Prošlo je 50 godina i ovo je prvi moždani konektom. Istorijski je trenutak to što možemo ovo da uradimo,“ kaže Fogelštajn.
(NewScientist-ZTP, foto: Ed Reschke/Getty)
