I ricercatori rilasciano il connettoma del cordone nervoso del moscerino della frutta più dettagliato

Riepilogo:I ricercatori hanno svelato il connettoma più completo del cordone nervoso del moscerino della frutta adulto, analogo al midollo spinale umano, fornendo una risorsa eccezionale per la comunità scientifica.

Il connettoma, costituito da circa 23.000 neuroni, rivela l'intricata rete che controlla le funzioni motorie della mosca. Dai dati sono già emerse nuove intuizioni, che mettono in discussione le teorie precedenti sul movimento delle mosche.

Questo risultato non solo fa avanzare la comprensione della neurologia del moscerino della frutta, ma funge anche da modello per progetti futuri simili.

Aspetti principali:

Fonte:Campus di ricerca Janelia

Già quest'anno i ricercatori hanno pubblicato uno schema elettrico del cervello larvale del moscerino della frutta. I connettomi del cervello completo della mosca adulta e del lobo ottico sono attesi nel 2023, seguiti a breve dal connettoma completo del sistema nervoso della mosca maschio.

Il 6 giugno, gli scienziati e i collaboratori di Janelia negli Stati Uniti e nel Regno Unito hanno aggiunto un altro pezzo al puzzle del connettoma con la scoperta dello schema elettrico del cordone nervoso maschile adulto, soprannominato MANC.

Il connettoma, uno sforzo congiunto del team del progetto FlyEM di Janelia e dei suoi collaboratori, è dettagliato nelle preprint su bioRxiv ed è liberamente disponibile per i ricercatori di tutto il mondo attraverso i siti web di Janelia.

Con circa 23.000 neuroni, 10 milioni di siti pre-sinaptici e 74 milioni di densità post-sinaptiche, il MANC è il connettoma più approfondito e completo di un cordone nervoso adulto del moscerino della frutta, una struttura analoga al midollo spinale umano che controlla la maggior parte delle funzioni motorie della mosca.

I dettagli senza precedenti di questa mappa dei neuroni e delle loro connessioni aiuteranno gli scienziati a capire come una mosca muove le zampe o sbatte le ali.

Se i 23.000 neuroni che compongono il connettoma MANC fossero disposti uno accanto all'altro, si allungherebbero per circa 44 metri.

Le prestamp rilasciate insieme ai dati sul connettoma descrivono i diversi tipi di cellule, le loro origini e connessioni, e le intuizioni biologiche che iniziano ad emergere dai dati. Il moscerino della frutta è un organismo chiave che i neuroscienziati utilizzano per sondare il funzionamento del sistema nervoso, quindi disporre di connettomi è fondamentale per scoprire come le cellule lavorano insieme per consentire il comportamento.

"Una volta che riesci a vedere un'intera rete, puoi iniziare a porre grandi domande organizzative", afferma Gwyneth Card, ricercatrice HHMI presso lo Zuckerman Institute della Columbia University ed ex leader del gruppo Janelia, che ha contribuito a guidare il progetto.

Il MANC e gli altri connettomi rilasciati seguono le orme del connettoma dell'emisfero cerebrale rilasciato dagli scienziati di Janelia nel 2020. All'epoca, l'emicervello - una parte del cervello della mosca adulta - era lo schema elettrico più grande e completo mai completato, che mostrava che un’impresa che molti ritenevano impossibile potesse essere realizzata.

Il rilascio dell'emiencefalo ha portato ad ulteriore supporto e interesse per gli sforzi sul connettoma. I ricercatori stanno ora riempiendo i pezzi mancanti dell'emisfero cerebrale e l'obiettivo di mappare l'intero sistema nervoso centrale di un moscerino della frutta adulto, sia maschio che femmina, è a portata di mano.

"Questo treno continuerà a viaggiare", dice Card. "Stai solo vedendo l'inizio."

Il connettoma MANC è stato costruito utilizzando metodi simili a quelli utilizzati per mappare l'emisfero cerebrale, con il team di Janelia che ha preparato il campione del cordone nervoso e ha eseguito l'imaging strato dopo strato di fette spesse nanometri su microscopi elettronici a scansione con fascio ionico focalizzato. Gli algoritmi e i computer di Google hanno unito le immagini e hanno effettuato un primo passaggio per identificare i neuroni.

Quindi, un team di Janelian e collaboratori ha iniziato a correggere le bozze dei dati: uno sforzo manuale per garantire che la forma e la connettività dei neuroni siano corrette e una delle parti più dispendiose in termini di tempo del processo. A causa della pandemia di COVID-19, il team ha sviluppato un software per funzionare sui computer di casa. Ciò, insieme ai finanziamenti aggiuntivi del Wellcome Trust, ha significato che i collaboratori internazionali potevano contribuire più facilmente allo sforzo.