Ученые записали на видео работу нервной системы плодовой мушки

Нервная система не только человека, но и организмов, в том числе, насекомых — очень сложный для изучения объект. Несмотря на десятки лет исследований, ученые все еще не до конца понимают, как все это работает. Тем не менее, можно верить, что разгадка уже близка.

Как бы там ни было, но специалистам Медицинского института Говарда Хьюза удалось снять на видео работу центральной нервной системы дрозофилы, плодовой мухи. Результаты работы ученые опубликовали в авторитетном журнале Nature.

В своем проекте ученые работали не со взрослым насекомым (имаго), а с его личинкой. На видео хорошо заметно, как активируются различные участки нервной системы личинки при совершении ею движений. По мнению специалистов, этот проект поможет понять, каким образом взаимодействуют различные части нервной системы личинки, включая головной ганглий и спинной мозг. Ученые также надеются создать модель происходящих в нервной системе личинки процессов.



Для того, чтобы получить свечение, авторам пришлось сразу модифицировать ДНК организма, добившись того, что нейроны стали синтезировать флуоресцентный белок при прохождении через ткань соответствующих электрических импульсов. Наблюдения ученые проводили с использованием микроскопии плоскостного освещения, где лазер используется для получения оптического среза в месте с флуоресцентными молекулами.

Как оказалось, именно такой метод наиболее эффективен в данном случае. Вскоре ученые собираются начать работу и с другими организмами, включая имаго дрозофил, рыб и эмбрионов мелких грызунов (в основном, мышей), на первых этапах развития.

Кстати, сразу несколько групп ученых продолжают изучение такого организма, как нематода (Caenorhabditis elegans). Это — самый изученный организм на Земле, причем взрослая особь состоит из 959 клеток, а нервная система особи — из 302 нейронов. Поэтому возникла идея создать виртуальную модель нематоды.



На проект по изучению и оцифровке этого живого организма даже собирались средства на Kickstarter. Сейчас проект находится на одном из этапов реализации, а участвуют в нем ученые из Италии, Испании, России, Португалии и Германии.

Интересно, что ученым все же удалось описать работу и связи между всеми 302 нейронами мозга червя, а также симулировать работу мозга в цифровой модели. Цифровую модель ученые поместили в робота из Lego Mindstorms EV3 (обзор его на Гиках), все элементы которого имеют свои аналоги в теле реального червя. Так, сонар здесь заменил нос червя, а сервоприводы — двигательные нейроны в каждой части тела червя.



Стоит отметить, что симуляция мозга все же не является полной — ученые использовали некоторые упрощения и приближения для запуска цифровой копии в обозримое время. Но фактом является то, что даже такая, упрощенная копия, смогла защитить робота от столкновения с препятствиями (без дополнительных инструкций в программе). Кроме того, робот смог самостоятельно выбирать направление движения, что также можно назвать значительным достижением.

Источник: geektimes.ru/post/260182/