Εικόνα: Michael Winding
Οι εγκεφαλικοί χάρτες, είναι ένα όπλο για ντην μελέτη και την κατανόηση του ανθρώπινου εγκεφάλου. Στην κατεύυνση αυτή όμως, οδηγούν και οι χαρτογραφήσεις ακόμα και μη ανθρώπινου εγκεφάλου.Κατά κάποιο τρόπο, οι μύγες των φρούτων είναι ακριβώς όπως εμείς. Έχουν μάτια, πόδια, νευρικό σύστημα και αγαπούν τα φρούτα. Σε αντίθεση με εμάς, ωστόσο, έχουν μόνο μερικές χιλιάδες νευρώνες στον εγκέφαλό τους, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να χαρτογραφήσουν όχι μόνο όλα τα κύτταρα αλλά όλες τις μεταξύ τους συνδέσεις, παράγοντας για πρώτη φορά ένα πλήρες ψηφιακό «σύνδεσμο» ενός ζωντανού πλάσματος που μοιάζει πάρα πολύ στη λειτουργία, όπως ένας άνθρωπος. Οι μύγες των φρούτων, συνήθως αποκαλούνται με την επιστημονική τους ονομασία, Drosophila.
Το πιο πρόσφατο κατόρθωμα, από μια ομάδα με επικεφαλής τους βιολόγους του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, είναι ένας «χάρτης σύναψης προς σύναψη» ενός εγκεφάλου προνύμφης drosophila. Με 3.016 νευρώνες και 548.000 συνάψεις, είναι 10 φορές η πολυπλοκότητα του τελευταίου οργανισμού που είχε χαρτογραφηθεί ως τώρα. Οι άνθρωποι από την άλλη έχουν περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες και σχεδόν αμέτρητες συνάψεις.
Η Drosophila είναι ήδη ένα εξελιγμένο πλάσμα, με προσαρμοστικές συμπεριφορές, δομές ανάλογες με τον εγκέφαλο του ανθρώπου σε μικρότερο βαθμό βέβαια, βραχυπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη μνήμη και άλλες αναμενόμενες εγκεφαλικές λειτουργίες. Το πιο σημαντικό, έχει «ένα συμπαγή εγκέφαλο με αρκετές χιλιάδες νευρώνες που μπορούν να απεικονιστούν σε νανοκλίμακα με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (EM) και τα κυκλώματά του ανακατασκευάζονται μέσα σε ένα λογικό χρονικό πλαίσιο», όπως το θέτει η εργασία που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Science .
Ο εγκέφαλος κόπηκε σε απίστευτα λεπτά στρώματα και απεικονίστηκε μέσω ΗΜ, και εξετάστηκε προσεκτικά για να δουν, πώς οι νευρώνες και οι άξονες και άλλες κυτταρικές δομές συνέχιζαν να συνδέονται μεταξύ τους. «Αναπτύξαμε έναν αλγόριθμο για την παρακολούθηση της διάδοσης του σήματος σε όλο τον εγκέφαλο σε πολυσυναπτικά μονοπάτια και αναλύσαμε την ανάδραση (από την αισθητική στην έξοδο) και τα μονοπάτια ανάδρασης, την πολυαισθητηριακή ολοκλήρωση και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ημισφαιρίων», γράφουν. Το αποτέλεσμα είναι το μοντέλο που βλέπετε.
Τόμος ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σειριακής τομής που αποκαλύπτει τη δομή του εγκεφάλου της Drosophila. Συντελεστής εικόνας: Michael Winding
Φυσικά, υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις σχετικά με τον τρόπο οργάνωσης του εγκεφάλου, από ένθετους επαναλαμβανόμενους βρόχους, πολυαισθητηριακή ολοκλήρωση, αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ημισφαιρίων. Αλλά το να έχετε μια πλήρη σύνδεση ενός πολύπλοκου ζωντανού πλάσματος είναι θεμελιωδώς συναρπαστικό για οποιονδήποτε σε αυτόν τον χώρο, υπάρχουν πολλά που μπορείτε να κάνετε όταν έχετε μια αξιοπρεπή προσομοίωση εγκεφάλου. Ενώ προηγούμενες μελέτες έχουν αντιγράψει μεμονωμένα υποσυστήματα ή μικρότερους εγκεφάλους, αυτός είναι ο μεγαλύτερος και πιο ολοκληρωμένος χαρακτηρισμός μέχρι τώρα και ως τρισδιάστατος ψηφιακός πόρος, ενώ είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα χρησιμοποιηθεί και θα αναφέρεται σε ολόκληρο τον κλάδο.
Μερικά από αυτά τα πράγματα βρίσκονται ακόμη και σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Η μελέτη του πώς παράγεται μια τέτοια περίπλοκη συμπεριφορά από έναν τόσο «αραιοκατοικημένο» εγκέφαλο θα μπορούσε «ίσως να εμπνεύσει νέες αρχιτεκτονικές μηχανικής μάθησης».
🆂🅼🅰🆁🆃🅿🅷🅾🅽🅴🅶🆁🅴🅴🅲🅴 