Wissenschaftler haben ein Insektengehirn detaillierter als je zuvor kartiert
Die Verkabelung des Gehirns eines Insekts enthält nicht mehr viel Neuland.
Alle Nervenzellen – und praktisch jede Verbindung zwischen ihnen – in einem Larvenfruchtfliegengehirn wurden jetzt kartiert, berichten Forscher in der Ausgabe vom 10. März Wissenschaft. Es ist das komplexeste Schaltbild für das gesamte Gehirn, das bisher erstellt wurde.
Zuvor hatten nur drei Organismen – eine Seescheide und zwei Arten von Würmern – ihre Gehirnschaltkreise vollständig mit dieser Auflösung grafisch dargestellt. Aber die Gehirne dieser Kreaturen haben nur ein paar hundert Neuronen. Die Wissenschaftler, die die neue Studie durchführten, wollten viel kompliziertere Gehirne verstehen.
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Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) teilen eine breite Palette von Verhaltensweisen mit Menschen, einschließlich der Integration sensorischer Informationen und des Lernens. Larven führen fast alle die gleichen Aktionen aus wie erwachsene Fliegen – mit Ausnahme einiger, wie Fliegen und Paarung –, haben aber kleinere Gehirne, was die Datenerfassung viel schneller macht (SN: 19.07.18).
Die Idee zu diesem Projekt sei vor 12 Jahren entstanden, sagt die Neurowissenschaftlerin Marta Zlatic vom MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, England. Damals machten sie und ihre Kollegen elektronenmikroskopische Aufnahmen des gesamten Larvenfruchtfliegenhirns. Anschließend fügten sie diese Bilder in einem Computer zusammen und verfolgten jedes Neuron manuell, um eine 3D-Darstellung der Zellen zu erstellen. Schließlich fand das Team die Verbindungen, über die Informationen zwischen den Zellen ausgetauscht werden, und bestimmte sogar die Sende- und Empfangsseiten.
Die Forscher identifizierten mehr als 3.000 Neuronen und etwa 550.000 Verbindungen, sogenannte Synapsen.
Neuronen tauschen Informationen in Schaltkreisen aus. Die Untersuchung der Konnektivitätsmuster der Neuronen – nicht nur direkt verbundener Partner, sondern auch der Verbindungen verbundener Zellen und so weiter – ergab 93 verschiedene Arten von Neuronen. Die Klassen stimmten mit bereits bestehenden Gruppierungen überein, die durch Form und Funktion gekennzeichnet waren. Und fast 75 Prozent der am besten vernetzten Neuronen waren mit dem Lernzentrum des Gehirns verbunden, was auf die Bedeutung des Lernens bei Tieren hinweist.
Die Forscher hoffen, dass diese Arbeit als Blaupause für andere Wissenschaftler dient, die Gehirnschaltkreise untersuchen. „Jetzt haben wir eine Referenzkarte“, sagt Zlatic.
