TLDR: Během 12 let vědci zmapovali celý mozek larvální ovocné mušky a našli tu 3016 neuronů a 548 000 spojení. Studie tuna.

Na co myslíš?

Titěrná, několikamilimetrová larva octomilky se dočkala té cti, že se stala nejnovějším biočichem, u něhož se podařilo rekonstruovat mapu celého mozku. Vůbec poprvé se tak můžeme podívat nikoliv na obecné názvy ulic, ale přímo na jednotlivé obyvatele „lebeně“! Tzv. mapa konektomu totiž zobrazila každý jednotlivý neuron..

Odhalila tak víc o povaze mozku, bytí a vůbec! Ne snad, že by neuronů v octomilce bylo přehršle mnoho. Celkově konektom octomilky obsahuje 3016 neuronů a 548000 synapsí mezi neurony, které tvoří celou centrální nervovou soustavu larvičky.

Nejde samozřejmě o první snahu o rekonstrukce konektomu. Poprvé v této snaze uspěli vědátoři v případě hlístice již v roce 1986. Tehdy zakreslovali spojení pomocí pastelek a došli k číslu 302 neuronů a 7600 synapsí. Od té doby se mapování zrychlilo a zpřesnilo.

Ačkoliv se z něj bohužel zároveň vytratila omalovánková nálada.

Nynější mapa mozku octomilky je přesto vůbec prvním případem, kdy vědátoři zobrazili a analyzovali celý hmyzí mozek v tak vysokém rozlišení. Jedná se o nejúplnější mapu hmyzího mozku, jaká kdy byla vytvořena, a nejsložitější celý konektivní systém jakéhokoli živočicha, který byl kdy publikován. Stručně řečeno: je to důvod slavit!

Co ale vlastně v konektomu octomilky vidíme?

Na co myslíš?

Konektivita octomilky ukázala četné nervové dráhy, které kličkovaly mezi hemisférami. To i v jejím případě ukazuje, jak jsou obě strany mozku integrované a jak jemné může být zpracování signálů! V některých oblastech byly synapse také opakující se a zesílené – zejména „shodou náhod“ v oblastech mozku, o kterých se předpokládá, že řídí učení…

Fascinující je, že tyto rekurentní struktury zmapované ze skutečného mozku zřejmě věrně odpovídají architektuře některých modelů strojového učení. Nově publikovaný konektom by tak navíc mohl sloužit i jako podklad pro výzkum i mimo oblast neurověd.

Například v oborech umělé inteligence a vývojové biologie.

Octomilky jsou modelové organismy a předpokládá se, že mnoho nervových struktur a drah je zachováno napříč evolucí i pro vyšší biočichy (třeba lidi). Vědátoři tedy budou na tento mozek odkazovat ve svých studiích napříč mnoha dalšími obory, podobně jako biologové odkazovali na první zmapovaný lidský genom.  Obecně nám tak dává více informací o nervové soustavě, nervových drahách a struktuře mozku živočicha, než jsme, kdy měli k dispozici.

Na co myslíš?

Co od mapování nečekejte (protože vás znám, filutové), je významný krok blíže vstříc konceptu digitální nesmrtelnosti. Čili k tomu, že by vědátoři mohli v dohledné geologické epoše vytvořit podobnou mapu vašeho mozku, a udělat tak vašemu digitálnímu já zálohu.

Pomineme-li zjevné rozdíly – například ten, že namísto 3000 neuronů má lidský mozek cca. 100 miliard neuronů – tvorba konektomu octomilky trvala překvapivě dlouho. Vědátoři z Cambridgeské univerzity se 12 let soustředili na mozek jediné šestihodinové larvy ovocné mušky, aby dokončili konektivitu.

Celý mozek měl rozměry jenom přibližně 170 x 160 x 70 mikrometrů, a analýza probíhala nařezáním mozku na velmi tenké plátky, a následné okukování pomocí elektronových mikroskopů. Překvapení: octomilka samotná proces nepřežila. Mezi neurovědou a vrahounováním je občas malý rozdíl. Paradoxem je ale skutečnost, že při délce života octomilky 8 až 15 dní trvala analýza zhruba 300x až 550x déle.

Tady narážíme i na celé úskalí metody – mozek obecně není orgán, který je po celý život stejný. Vlastně z jeho plasticity naopak vyplývá schopnost neuvěřitelné proměny! Jenže nynější cvak mozku octomilky je skutečně jenom cvakem, a zachycuje tedy mozek v jediném okamžiku bytí…

Dokud se tak nenaučíme konektom analyzovat rychleji a ideálně i bez vyslání analyzovaného biočicha expresem do Valhaly, stále nám bude unikat cosi podstatného o povaze mozku, bytí a vůbec.

[Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz