Podrobný diagram sleduje 548-tisíc spojení neurónov. Vďaka tomuto úspechu sme o krok bližšie k skutočnému pochopeniu mechanizmu myslenia.
Zdroj: Univerzita Johnsa Hopkinsa a Cambridgeská univerzita
Výskumníci vytvorili podľa novej štúdie publikovanej dnes v časopise Science vôbec prvú mapu mozgu hmyzu. Na mape sú znázornené všetky neuróny mozgu larvy vínnej mušky (Drosophila melanogastera) a ich vzájomné prepojenia. Odborníci tvrdia, že im tento prelomový úspech v neurobiológii priblíži pochopenie mechanizmu myslenia.
Jedinečný obraz konektivity mozgu
Medzinárodný tím pod vedením Univerzity Johnsa Hopkinsa a Cambridgeskej univerzity vytvoril úchvatne podrobný diagram sledujúci 3016 neurónov, ktoré medzi sebou vytvárajú 548-tisíc spojení, takzvaných synapsií. Celé prepojenie sa označuje ako konektóm.
„Ak chceme pochopiť, kto sme a ako myslíme, musíme zistiť, ako putuje myšlienka v našom mozgu,“ uviedol jeden z autorov štúdie.
Prvý pokus o zmapovanie mozgu priniesla 14-ročná štúdia škrkavky, ktorá sa začala v 70. rokoch 20. storočia. Jej výsledkom bol čiastočný model a dokonca aj Nobelova cena. Odvtedy majú kúsky konektómov zmapované viaceré živočíchy vrátane múch, myší a dokonca aj ľudí, ale tieto rekonštrukcie zvyčajne predstavujú iba malý zlomok celkového mozgu.
Diagram zobrazujúci konektivitu neurónov. Zdroj: Univerzita Johnsa Hopkinsa a Cambridgeská univerzita
Prečo si vybrali vínnu mušku?
Tím si zámerne vybral larvu vínnej mušky, pretože napriek tomu, že je to druh hmyzu, má veľkú časť svojej fundamentálnej biológie spoločnú s ľuďmi, a to vrátane porovnateľného genetického základu. Má tiež bohaté spôsoby učenia a rozhodovania, vďaka čomu je v neurovedách užitočným modelovým organizmom.
Aj napriek tomu, že ich mozog nie je taký komplexný ako náš, celá práca trvala 12 rokov. Samotné zobrazovanie jedného neurónu zabralo približne jeden deň.
Vedci z Cambridgeskej univerzity vytvorili obrázky mozgu s vysokým rozlíšením a manuálne ich študovali, aby našli jednotlivé neuróny. Potom poslali tieto údaje kolegom z Univerzity Johnsa Hopkinsa. Tí strávili tri roky vytváraním konektivity medzi nimi a analyzovaním procesov, ako by sa mohli informácie šíriť mozgom.
Najpoužívanejšie obvody mozgu boli tie, ktoré vedú k neurónom vzdelávacieho centra a spojenia putujúce z neho do ďalších častí. Vedci už teraz pracujú na mape dospelého mozgu vínnej mušky. Sú totižto zvedaví, aké rozdiely nájdu medzi larválnym a dospelým štádiom a celou dynamikou zmien, ktorou musí vyvíjajúci sa mozog prejsť.
Mozog múch môže inšpirovať aj umelú inteligenciu
Mozgy zvierat sú podobné, sú tvorené sieťou prepojených neurónov a musia vykonávať mnoho zložitých činností. Všetky potrebujú spracovávať zmyslové informácie, učiť sa, vykonávať činnosti, orientovať sa v prostredí, zaistiť si obživu, rozpoznávať svojich príbuzných, utekať pred predátormi a podobne.
Metódy vyvinuté vedcami sú použiteľné na akýkoľvek projekt zaoberajúci sa konektivitou mozgu a ich kód je k dispozícii každému, kto sa pokúsi zmapovať ešte väčší mozog. Napriek tomu, že myší mozog je miliónkrát väčší ako mozog larvy, odborníci očakávajú, že sa určite nájde niekto, kto sa toho v najbližšom desaťročí chytí.
Najnovšia štúdia priniesla obvodové prvky, ktoré nápadne pripomínajú architektúru strojového učenia. Tím očakáva, že ďalší výskum odhalí ešte viac výpočtových princípov a potenciálne inšpiruje nové systémy umelej inteligencie.
Zdroj: Medicalxpress, Independent
(JM)
