Коннектом дрозофилы - Drosophila connectome

В Дрозофила коннектомпосле завершения будет полный список из примерно 135 000 нейроны в мозгу плодовой мушки Drosophila melanogaster вместе со всеми подключениями (синапсы ) между этими нейронами. По состоянию на 2020 год Дрозофила коннектом находится в стадии разработки, его получают методами реконструкция нейронной цепи. Существует стопка ЭМ-изображений всего мозга, подходящих для разреженного отслеживания определенных цепей. Также доступен полный коннектом большой части центрального мозга. Многие из 76 отсеков Дрозофила В мозге есть коннектомы, а остальные являются предметом постоянного изучения.

Почему Дрозофила

Коннектом исследование (коннектомика ) имеет ряд конкурирующих целей. С одной стороны, исследователи предпочитают организм, достаточно маленький, чтобы коннектом можно было получить за разумное время. Это аргумент в пользу маленького существа. С другой стороны, одно из основных применений коннектома - связать структуру и поведение, поэтому желательно животное с большим поведенческим репертуаром. Также очень полезно использовать животное с большим существующим сообществом экспериментаторов и множеством доступных генетических инструментов. Дрозофила очень хорошо выглядит по этим пунктам:

  • Мозг содержит около 135 000 нейронов,[1] Достаточно мала, чтобы в ближайшее время ее реконструировали.[2]
  • Плодовая муха проявляет множество сложных поведений. Сотни различных форм поведения (кормление, уход, полет, совокупление, обучение и т. Д.) Были качественно и количественно изучены на протяжении многих лет.
  • В генетика плодовой мушки хорошо изучены, и доступно множество (десятки тысяч) генетических вариантов.
  • Есть много электрофизиологических, визуализация кальция, и другие исследования, продолжающиеся с Дрозофила.

Текущее состояние

Коннектом высокого уровня, на уровне отделов мозга и взаимосвязанных трактов нейронов, существует для полноценного мозга мух.[3] Версия этого доступна в Интернете.[4]

Подробные коннектомы на уровне схемы существуют для пластинка[5][6] и мозговое вещество[7] столбец, как в зрительной системе плодовой мушки, так и в альфа-доле грибовидного тела.[8]

В мае 2017 года в статье, опубликованной в bioRxiv, были представлены стопки изображений, полученных с помощью электронной микроскопии, всего головного мозга взрослой женщины с синаптическим разрешением. Том доступен для разреженного отслеживания выбранных цепей.[9][10]

В 2020 году плотный коннектом половины центрального мозга Дрозофила был выпущен,[11] вместе с веб-сайтом, который позволяет запрашивать и исследовать эти данные.[12] Затем последовали методы реконструкции и первоначального анализа коннектома.[13]

Возникает естественный вопрос, позволит ли коннектом моделировать поведение мухи. Однако одного коннектома недостаточно. Требуемая дополнительная информация включает: щелевой переход разновидности и местонахождение, идентичность нейротрансмиттеры, рецептор типы и места, нейромодуляторы и гормоны (с источниками и рецепторами) роль глиальные клетки, правила эволюции во времени для синапсов и др.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аливисатос, А. Пол; Чун, Миён; Церковь, Джордж М .; Гринспен, Ральф Дж .; Roukes, Майкл Л .; Юсте, Рафаэль (2012). «Проект карты активности мозга и проблема функциональной коннектомики». Нейрон. 74 (6): 970–974. Дои:10.1016 / j.neuron.2012.06.006. ЧВК  3597383. PMID  22726828.
  2. ^ Девеердт, Сара (2019). «Как составить карту мозга». Природа. 571 (7766): S6 – S8. Bibcode:2019Натура 571С ... 6Д. Дои:10.1038 / d41586-019-02208-0. PMID  31341309.
  3. ^ Чан, Анн-Шин; и другие. (2011). "Трехмерная реконструкция проводных сетей мозга в Дрозофила при разрешении одной ячейки ». Текущая биология. 21 (1): 1–11. Дои:10.1016 / j.cub.2010.11.056. PMID  21129968.
  4. ^ «FlyCircuit - База данных Дрозофила Нейроны мозга ». Получено 30 августа 2013.
  5. ^ Meinertzhagen, I.A .; О'Нил, С. Д. (1991). «Синаптическая организация столбчатых элементов в пластинке дикого типа у Drosophila melanogaster". Журнал сравнительной неврологии. 305 (2): 232–263. Дои:10.1002 / cne.903050206. PMID  1902848.
  6. ^ Ривера-Альба, Марта; и другие. (2011). «Экономия проводов и исключение объема определяют размещение нейронов в Дрозофила Мозг". Текущая биология. 21 (23): 2000–2005. Дои:10.1016 / j.cub.2011.10.022. ЧВК  3244492. PMID  22119527.
  7. ^ Такемура, Шин-я; и другие. (8 августа 2013 г.). "Схема визуального обнаружения движения, предложенная Дрозофила коннектомика ". Природа. 500 (7461): 175–181. Bibcode:2013Натура.500..175Т. Дои:10.1038 / природа12450. ЧВК  3799980. PMID  23925240.
  8. ^ Takemura, S. Y .; и другие. (2017). "Коннектом центра обучения и памяти у взрослых Дрозофила мозг". eLife. 6: e26975. Дои:10.7554 / eLife.26975. ЧВК  5550281. PMID  28718765.
  9. ^ Йегер, Эшли (31 мая 2017 г.). «Весь мозг плодовой мухи, полученный с помощью электронной микроскопии». Журнал Ученый. Получено 2018-07-15.
  10. ^ Чжэн, Чжихао; и другие. (2017-05-22). "Полный объем электронной микроскопии мозга взрослого человека Drosophila melanogaster". bioRxiv  10.1101/140905.
  11. ^ Шань Сюй, Ц .; и другие. (2020). "Коннектом взрослого Дрозофила центральный мозг ». bioRxiv  10.1101/2020.01.21.911859.
  12. ^ «Инструменты анализа для коннектомики». HHMI.
  13. ^ Scheffer, Louis K .; и другие. (2020). "Коннектом и анализ взрослого Дрозофила Центральный мозг ". bioRxiv  10.1101/2020.04.07.030213.
  14. ^ «Колумбийский семинар по мозговым цепям, памяти и вычислениям, 2019».

дальнейшее чтение

  • Майнерцхаген, Ян А. (02.04.2016). "Connectome изучает Дрозофила: краткий обзор крошечного мозга ». Журнал нейрогенетики. 30 (2): 62–68. Дои:10.3109/01677063.2016.1166224. ISSN  0167-7063. PMID  27328842.CS1 maint: ref = harv (связь)

внешняя ссылка