707
Μια μύγα που είναι δεμένη ώστε να μην πετάει ελεύθερα, κινείται πάνω σε ένα μπαλάκι, με τους ερευνητές να μελετούν τον εγκέφαλό της σε πραγματικό χρόνο για να εντοπίσουν στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο κινείται στον χώρο. | Janelia Research Campus

Τι κρύβει ο εγκέφαλος της μύγας και ελκύει τους ερευνητές;

Protagon Team Protagon Team 1 Νοεμβρίου 2021, 19:56
Μια μύγα που είναι δεμένη ώστε να μην πετάει ελεύθερα, κινείται πάνω σε ένα μπαλάκι, με τους ερευνητές να μελετούν τον εγκέφαλό της σε πραγματικό χρόνο για να εντοπίσουν στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο κινείται στον χώρο.
|Janelia Research Campus

Τι κρύβει ο εγκέφαλος της μύγας και ελκύει τους ερευνητές;

Protagon Team Protagon Team 1 Νοεμβρίου 2021, 19:56

Η μύγα φρούτου (δροσόφιλα) κινείται συνήθως σε σημεία όπου υπάρχουν φρούτα ή άλλα υλικά, τα οποία μπορούν να αποτελέσουν είτε πηγή τροφής είτε σημείο ωοτοκίας για αυτή. Αποτελεί διαχρονικά το είδος μύγας που μελετούν οι επιστήμονες, όχι μόνο για να αποκαλύψουν τα μυστικά των μυγών, αλλά και για έρευνες που σχετίζονται με τον ανθρώπινο οργανισμό.

Το 2014, στο ερευνητικό κέντρο Janelia του Ιατρικού Ινστιτούτου Χάουαρντ Χιουζ στη Βιρτζίνια των ΗΠΑ, ομάδα επιστημόνων ξεκίνησε την προσπάθεια χαρτογράφησης των νευρώνων και των συνάψεων της μύγας φρούτου. Η έρευνα αυτή ανήκει σε έναν νέο τομέα της ιατρικής, την αποκαλούμενη «μοντέρνα συνδετική», που επικεντρώνεται στη μελέτη των συνδέσεων των κυττάρων του εγκεφάλου.

Όπως αναφέρουν σε δημοσίευμά τους οι New York Times, επτά χρόνια μετά την εκκίνηση του εγχειρήματος οι ερευνητές έχουν συγκεντρώσει ένα τεράστιο όγκο δεδομένων και αρχίζουν τώρα την προσπάθεια αξιοποίησής του.

Μια απεικόνιση του εγκεφάλου της μύγας φρούτου. Credit: FlyEM/Janelia Research Campus

«Ο εγκέφαλος της μύγας φρούτου έχει μέγεθος παρόμοιο με έναν σπόρο παπαρούνας, είναι σχεδόν αόρατος. Οι περισσότεροι άνθρωποι νομίζω ότι θεωρούν ότι η μύγα δεν έχει καν εγκέφαλο. Στην πραγματικότητα, βέβαια, οι μύγες ζουν μια μάλλον γεμάτη ζωή» αναφέρει ο νευροεπιστήμονας Βίβεκ Τζαγιάραμαν, μέλος της ερευνητικής ομάδας. Οι μύγες έχουν περίπλοκη συμπεριφορά και πολλές ικανότητες, όπως το να βρίσκουν τον δρόμο τους σε διαφορετικά περιβάλλοντα, να αντιμετωπίζουν τους αντιπάλους τους και να φλερτάρουν κάνοντας ακόμη και καντάδα στο υποψήφιο ταίρι τους. Μπορεί ο εγκέφαλός τους να είναι μικροσκοπικός, αλλά παρόλα αυτά σε αυτόν υπάρχουν περίπου 100.000 νευρώνες, τους οποίους συνδέουν μεταξύ τους δεκάδες εκατομμύρια συνάψεις.

Οι στόχοι και τα οφέλη

Οι ερευνητές πραγματοποιούν τη χαρτογράφηση των νευρώνων και των συνάψεων της μύγας φρούτου, χρησιμοποιώντας τους πιο προηγμένους αλγορίθμους μηχανικής μάθησης, που είναι ένας ραγδαία αναπτυσσόμενος κλάδος της τεχνητής νοημοσύνης.

Ευελπιστούν ότι η αποκρυπτογράφηση των μυστικών του εγκεφάλου της μύγας φρούτου θα προσφέρει στοιχεία για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος όλων των ειδών του ζωικού βασιλείου, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου.

«Είναι πραγματικά εκπληκτικό. Νομίζω ότι όποιος δει τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας θα πει ότι η μοντέρνα συνδετική είναι χωρίς καμία αμφισβήτηση ένα εργαλείο που έχουμε ανάγκη στην νευροεπιστήμη» δηλώνει ο δρ Κλέι Ριντ, στέλεχος του Ινστιτούτου Εγκεφαλικής Επιστήμης Allen στο Σιάτλ.

Τελευταίας γενιάς ηλεκτρονικά μικροσκόπια λειτουργούν σε 24ωρη βάση επί πολλές εβδομάδες, καταγράφοντας εικόνες του εγκεφάλου της μύγας. Credit: Janelia Research Campus

Το μόνο ον για το οποίο έχει επιτευχθεί η χαρτογράφηση των νευρώνων και των συνάψεών του είναι το σκουλήκι C.elegans. Η προσπάθεια ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 και ύστερα από πολλά χρόνια προσπαθειών επετεύχθη η καταγραφή και των μόλις 302 νευρώνων του. Οι ερευνητές παρουσίασαν τα ευρήματά τους το 1986, πάνω από 20 χρόνια μετά την έναρξη της προσπάθειάς τους. Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας ήταν ο πρωτοπόρος βιολόγος Σίντνεϊ Μπρένερ, που βραβεύθηκε με Νομπέλ.

«Ο Μπρένερ είχε αντιληφθεί ότι για κατανοήσουμε τη λειτουργία του νευρικού συστήματος, πρέπει να γνωρίζουμε τη δομή του. Αυτό είναι μια πραγματική παραδοχή στον κόσμο της Βιολογίας. Η δομή είναι άκρως σημαντική» αναφέρει ο Σκοτ Εμονς, νευροεπιστήμονας και γενετιστής στο Κολέγιο Ιατρικής Αλμπερτ Αϊνστάιν στη Νέα Υόρκη, ο οποίος επιχείρησε και αυτός να χαρτογραφήσει τον εγκέφαλο του C.elegans, χρησιμοποιώντας βέβαια νέας γενιάς ψηφιακή τεχνολογία.

Η μέχρι στιγμής προσπάθεια της χαρτογράφησης του εγκεφάλου της μύγας φρούτου έχει αποκαλύψει μέχρι στιγμής 25.000 νευρώνες και 20 εκατ. συνάψεις. Μάλιστα οι ερευνητές έχουν αναρτήσει τα αποτελέσματα της εργασίας σε δικτυακό τόπο, όπου όποιος το επιθυμεί μπορεί να τα δει ελεύθερα.

«Πρόκειται για μια τεράστια πρόοδο και ένα πολύ μεγάλο βήμα στην προσπάθεια κατανόησης της λειτουργίας και της συνδεσιμότητας ενός εγκεφάλου» αναφέρει ο Κόρι Μπάργκμαν, νευρολόγος του Πανεπιστημίου Ροκφέλερ στη Νέα Υόρκη.

«Οι μύγες δεν είναι ποντίκια, χιμπατζήδες ή άνθρωποι, αλλά ο εγκέφαλός τους λειτουργεί στη βάση του με τον ίδιο τρόπο. Κατανοώντας τη βασική καλωδίωση των νευρώνων σε ένα έντομο, θα αποκτήσουμε στοιχεία που θα μας βοηθήσουν να μάθουμε πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος άλλων ζώων και πώς επιλύει ο εγκέφαλος άλλων ζώων παρόμοια προβλήματα που αντιμετωπίζει μια μύγα. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να προσφέρουν εικόνα για τον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου» υποστηρίζει ο Ντέιβιντ Βαν Εσεν, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Ουάσινγκτον στο Σεντ Λιούις.

Ακολουθήστε το Protagon στο Google News