Drosophila connectome - Drosophila connectome

The Drosophila konektompo dokončení bude úplný seznam zhruba 135 000 neurony v mozku ovocné mušky Drosophila melanogaster, spolu se všemi připojeními (synapse ) mezi těmito neurony. Od roku 2020 se Drosophila connectome je nedokončená práce získávaná metodami rekonstrukce nervového obvodu. Existuje hromada EM obrazů celého mozku, vhodných pro řídké sledování konkrétních obvodů. K dispozici je také plný konektom velké části centrálního mozku. Mnoho ze 76 oddílů Drosophila mozek má k dispozici konektomy a zbytek jsou předmětem probíhajícího studia.

Proč Drosophila

Connectome výzkum (konektomika ) má řadu konkurenčních cílů. Na jedné straně vyšetřovatelé upřednostňují dostatečně malý organismus, aby bylo možné získat konektom za rozumnou dobu. To argumentuje pro malé stvoření. Na druhou stranu je jedním z hlavních použití pojiva spojit strukturu a chování, takže je žádoucí zvíře s velkým repertoárem chování. Je také velmi užitečné použít zvíře s velkou existující komunitou experimentátorů a mnoha dostupnými genetickými nástroji. Drosophila vypadá velmi dobře z těchto důvodů:

  • Mozek obsahuje asi 135 000 neuronů,[1] dost malý na to, aby byl v blízké budoucnosti rekonstruován.[2]
  • Ovocná muška vykazuje mnoho složitého chování. V průběhu let byly kvalitativně a kvantitativně studovány stovky různých způsobů chování (krmení, péče, létání, páření, učení atd.).
  • The genetika ovocné mušky jsou dobře srozumitelné a je k dispozici mnoho (desítek tisíc) genetických variant.
  • Existuje mnoho elektrofyziologických, zobrazování vápníku a další studie probíhající s Drosophila.

Aktuální stav

Pro mozek s plným létáním existuje konektom na vysoké úrovni na úrovni mozkových oddílů a propojovacích cest neuronů.[3] Verze tohoto je k dispozici online.[4]

Podrobná připojení na úrovni obvodu existují pro plátek[5][6] a a dřeň[7] sloupec, a to jak ve vizuálním systému ovocné mušky, tak v alfa laloku těla houby.[8]

V květnu 2017 článek publikovaný v bioRxiv představil svazek obrazů elektronového mikroskopu celého mozku dospělých žen v synaptickém rozlišení. Hlasitost je k dispozici pro řídké trasování vybraných obvodů.[9][10]

V roce 2020 hustý konektom poloviny centrálního mozku Drosophila byl vydán,[11] spolu s webovým serverem, který umožňuje dotazy a průzkum těchto dat.[12] Následovaly metody použité při rekonstrukci a počáteční analýze konomeomu.[13]

Přirozenou otázkou je, zda connectome umožní simulaci chování mouchy. Samotný konektom však není dostatečný. Další potřebné informace zahrnují mezera křižovatka odrůdy a umístění, identita neurotransmitery, receptor typy a umístění, neuromodulátory a hormony (se zdroji a receptory), role gliové buňky, pravidla vývoje času pro synapse a další.[14]

Viz také

Reference

  1. ^ Alivisatos, A. Paul; Chun, Miyoung; Church, George M .; Greenspan, Ralph J .; Roukes, Michael L .; Yuste, Rafael (2012). „Projekt mozkové aktivity a výzva funkční konektomiky“. Neuron. 74 (6): 970–974. doi:10.1016 / j.neuron.2012.06.006. PMC  3597383. PMID  22726828.
  2. ^ Deweerdt, Sarah (2019). „Jak mapovat mozek“. Příroda. 571 (7766): S6 – S8. Bibcode:2019 Natur.571S ... 6D. doi:10.1038 / d41586-019-02208-0. PMID  31341309.
  3. ^ Chiang, Ann-Shyn; et al. (2011). „Trojrozměrná rekonstrukce kabelových sítí v celém mozku v Drosophila při rozlišení jedné buňky ". Aktuální biologie. 21 (1): 1–11. doi:10.1016 / j.cub.2010.11.056. PMID  21129968.
  4. ^ "FlyCircuit - databáze Drosophila Mozkové neurony ". Citováno 30. srpna 2013.
  5. ^ Meinertzhagen, I. A .; O'Neil, S. D. (1991). "Synaptická organizace sloupcových prvků v lamině divokého typu v Drosophila melanogaster". Journal of Comparative Neurology. 305 (2): 232–263. doi:10,1002 / k.903050206. PMID  1902848.
  6. ^ Rivera-Alba, Marta; et al. (2011). "Ekonomika elektroinstalace a vyloučení objemu určují umístění neuronů v systému Windows Drosophila Mozek". Aktuální biologie. 21 (23): 2000–2005. doi:10.1016 / j.cub.2011.10.022. PMC  3244492. PMID  22119527.
  7. ^ Takemura, Shin-ya; et al. (8. srpna 2013). "Vizuální obvod detekce pohybu navrhl Drosophila konektomika ". Příroda. 500 (7461): 175–181. Bibcode:2013 Natur.500..175T. doi:10.1038 / příroda12450. PMC  3799980. PMID  23925240.
  8. ^ Takemura, S. Y .; et al. (2017). „Spojovací článek vzdělávacího a paměťového centra u dospělých Drosophila mozek". eLife. 6: e26975. doi:10,7554 / eLife.26975. PMC  5550281. PMID  28718765.
  9. ^ Yeager, Ashley (31. května 2017). „Celý mozek ovocných mušek zobrazený elektronovou mikroskopií“. Vědecký časopis. Citováno 2018-07-15.
  10. ^ Zheng, Zhihao; et al. (2017-05-22). „Kompletní objem elektronové mikroskopie mozku dospělých Drosophila melanogaster". bioRxiv  10.1101/140905.
  11. ^ Shan Xu, C .; et al. (2020). „Konektom dospělého Drosophila centrální mozek ". bioRxiv  10.1101/2020.01.21.911859.
  12. ^ „Analytické nástroje pro konektomiku“. HHMI.
  13. ^ Scheffer, Louis K .; et al. (2020). „Konektomie a analýza dospělého Drosophila Centrální mozek ". bioRxiv  10.1101/2020.04.07.030213.
  14. ^ „Columbia Workshop on Brain Circuits, Memory and Computation, 2019“.

Další čtení

externí odkazy