Forskere har kartlagt hel insekthjerne i detalj
Etter mer enn tolv års arbeid har forskere gjennomført den så langt mest detaljerte og komplekse kartleggingen av nervecellene i en hel hjerne.
Det tok forskerne en hel dag å ta bilde av hver eneste nervecelle i hjernen til bananfluelarven.
De kan bli mellom 4 og 5 millimeter lange og har en hjerne mindre enn et valmuefrø.
Til tross for sin beskjedne størrelse er bananfluer og bananfluelarver fast inventar i laboratorier over hele verden på grunn av sine komplekse, men kompakte, hjerner og sine biologiske likheter med mennesker.
Nå har forskere fra England, USA og Tyskland klart å gjennomføre en en fullstendig kartlegging av hver eneste nervecelle og forbindelse i hjernen på en bananfluelarve i den mest komplette modellen noen gang.
Kartet over bananfluelarvens hjerne består av hele 3016 nerveceller og 548 000 forbindelser mellom nerveceller, også kalt synapser.
Det første forsøket på å kartlegge en komplett dyrehjerne begynte allerede i 1970-årene, da forskere brukte hele 14 år på å utarbeide et delvis kart over nevronene til en rundorm og til og med vant nobelprisen for anstrengelsene sine.
Senere har andre forskere gjennomført delvise kartlegginger av forbindelsene i hjernene på fluer, mus og til og med mennesker. Men modellene viser vanligvis bare en brøkdel av hele det avanserte organet.
Tidligere har forskere bare kartlagt alle hjerneforbindelsene til tre organismer: En sjøpung i larvestadiet og to ulike ormer. Og det var hjerner med bare noen få hundre nerveceller.
I den nye studien ville forskerne fra Johns Hopkins University undersøke og forstå en mer avansert hjerne. Bananfluen har en overkommelig størrelse, men kan samtidig utføre komplekse oppgaver, som for eksempel å avveie risiko.
Slik blir bananfluer født
Etter paringen legger hunnfluen opptil 400 egg i små klynger, for eksempel på råtten frukt.
Etter 15–24 timer bryter små larver ut av eggene.
Larvene vokser og skifter hud to ganger i løpet av de neste to dagene.
De store larvene bruker to til tre dager på å spise seg fete.
Larvene forpupper seg og bruker 3,5 til 4,5 dager på å utvikle seg til en voksen flue.
Om lag ti dager etter klekkingen er bananfluen allerede klare til å pare seg igjen.
Forskerne klarte å peke ut de ulike hjernecellene og forbindelsene mellom dem – og forstå samspillet mellom de to sidene av hjernen. Men arbeidet var mildest talt komplisert.
Forskerne brukte mer enn et tiår på å skjære hjernene til bananfluelarven i tusenvis av biter og ta bilde av hver vevsprøve med et elektronmikroskop. Deretter ble hele hjernen rekonstruert, nervecelle for nervecelle.
Forskerne måtte nemlig dele den lille hjernen i tusenvis av skiver og fotografere hver eneste vevsprøve med et elektronmikroskop.
Deretter ble hver skive satt sammen igjen, nervecelle for nervecelle, helt til forskerne til slutt hadde et komplett kart over hele bananfluelarvenhjernen – en oppgave som tok mer enn et tiår.
En musehjerne er trolig en million ganger større enn hjernen til en bananflue, noe som også betyr at vi er langt fra å kartlegge noe som minner om en menneskehjerne – hvis det i det hele tatt vil skje i vår levetid.
Forskerne mener imidlertid at insekthjernen er en milepæl i forståelsen vår av hvordan informasjon strømmer gjennom nervecellene og blir til handlinger. Men også hvordan sykdommer som for eksempel alzheimer eller parkinson kan påvirke forbindelsene.
«Nå har vi en referansehjerne», sier en av forskerne bak studien, nevrolog Marta Zlatic ved universitetet i Cambridge, til Nature News.