Erkek meyve sineğinin tüm sinir sistemi haritalandı: 166 bin nöron, 125 milyon sinaps

Google Research, HHMI Janelia Research Campus liderliğindeki bir projede erkek meyve sineğinin (Drosophila melanogaster) beyni ile merkezi sinir sisteminin eksiksiz bağlantı şemasını yayımladı. Harita 166 binden fazla nöron ve 125 milyon sinaptik bağlantı içeriyor; nöron sayısı bakımından bugüne kadar çıkarılmış en büyük beyin haritası.

Çalışma Cell dergisinde "Sexual dimorphism in the complete connectome of the Drosophila male central nervous system" başlığıyla çıktı ve on yıla yayılan bir iş birliğinin sonucu. Araştırmayı Google Research'ten Michał Januszewski ve Viren Jain duyurdu.

Beyinle beden arasındaki bağlantı

Harita yalnızca beyni değil, omuriliğin karşılığı sayılan ventral sinir kordonunu da kapsıyor. Böylece işitsel, görsel ve koku girdileri motor çıktılarla ilişkilendirilebiliyor. Nöron şekilleri HHMI Janelia'daki uzman ekip tarafından etiketlendi ve doğrulandı. Veri kümesi, Google'ın büyük çok boyutlu verileri görselleştirmek için geliştirdiği açık kaynaklı Neuroglancer aracıyla incelenebiliyor ve indirilebiliyor.

Daha önce dişi meyve sineğinin beyni ve sinir kordonu haritalanmıştı. İki cinsiyetin birlikte elde bulunması, nöronların farklılaştığı bölgelerin karşılaştırılmasına, kur yapma ve saldırganlık davranışlarının biyolojik mekanizmalarının incelenmesine imkan veriyor. Benzer bölgelerde ise bireyler arası değişkenlik görülebiliyor.

Yöntem ve sıradaki adımlar

Beyin milyonlarca ince kesite ayrılıyor, her kesitin görüntüsü alınıyor ve yapay zeka ile üç boyutlu yapılara dönüştürülüyor. Ekibin araçları arasında tek bir pikselden başlayıp aynı nesneye ait pikselleri bulan flood-filling ağları var. 2019'da dişi sinek beyninin tamamen otomatik rekonstrüksiyonu, 2020'de 25 bin nöron ve 21 milyon bağlantı içeren yarım beyin haritası yayımlanmıştı. Yeni bir çalışmada eğitim verisine sentetik nöronlar eklenerek PATHFINDER adlı rekonstrüksiyon sisteminin hız ve doğruluğu artırıldı.

Alan omurgalılara doğru genişliyor. Columbia Üniversitesi öncülüğünde Nature'da yayımlanan bir çalışmada ekip, fil hortumlu balığın sinyal işlemeden sorumlu arka beyin bölgesinin bir kısmını haritaladı. İnsan beynindeki 86 milyar nöronu haritalamak henüz mümkün değil.

Ayrıntılar Google Research duyurusunda.