ハエの脳の見事な復元

Von einfachen Tieren konnten Neurowissenschaftler viel über die Funktion von Nervenzellen und das Lernen lernen. Im Jahr 2000 erhielt etwa der Biochemiker Eric Kandel den Nobelpreis für seine Arbeit zum Nervensystem von Meeresschnecken, die rund 20.000 Neuronen besitzen. Bisher haben Forscher die „Gehirne“ des Fadenwurms C. elegans, die aus rund 300 Neuronen bestehen, vollständig rekonstruiert sowie von Fruchtfliegenlarven mit circa 3000 Neuronen.

Nun ist einem internationalen Forscherteam unter US-amerikanischer Leitung dies für das Gehirn einer ausgewachsenen Fruchtfliege gelungen, wie sie im Fachmagazin „Nature“ berichten: Groß wie ein Mohnkorn, enthält es knapp 140.000 Neurone – das Menschenhirn umfasst rund 600.000 Mal so viele. Im Schnitt hat jede Nervenzelle der Fruchtfliege rund 360 Verbindungen zu anderen, berichtet das Team.

Zur Erstellung des „Konnektoms“, also sozusagen des Verschaltungsplans des zentralen Nervensystems, analysierte das Team 21 Millionen elektronenmikroskopische Aufnahmen von gut 7000 Gewebeproben aus dem Gehirn einer einzelnen weiblichen Fruchtfliege. Es nutzte dabei automatisierte Algorithmen sowie die Hilfe von Computerspielern, die sich in das „FlyWire“ genannte Forschungsprojekt eingebracht haben.

ハエの脳はコンピューターよりも強力です。「しかし、その根底にあるロジックはほとんどの場合、まだ理解されていません」と、このプロジェクトに共同出資したアメリカ国立衛生研究所のブレイン・イニシアチブのディレクター、ジョン・ガイ氏は説明する。 。

「これは画期的なことだ」と神経科学者のモーリッツ・ヘルムシュテッター氏はプロジェクトの結果についてコメントした。彼はフランクフルト・マックス・プランク脳研究所の所長だが、この研究プロジェクトには関与していない。 「コネクトームを使用すると、どのような種類の細胞があるのかという基本的な問題を最終的に明らかにすることができます。ハエの行動を理解するという点において、私たちは今、まったく異なる立場にいます。」

研究チームは現在、ハエの脳の基本構造を解明した。ある種のコネクトーム全体があれば、原理的にはその動物の行動を研究することができます。神経系の一部しかわかっていない場合、その行動については別の説明ができる可能性があります。 「仮説の世界の裏口は閉ざされています。それが最も重要なことなのです。」

1 匹のハエの脳だけが復元されたという事実は、大きな欠点ではありません。 「ショウジョウバエでは、一部の領域での性差は別として、脳の大部分が個体間で同じであると想定できる領域にまだいます」とヘルムシュテッター氏は言う。彼らの能力は研究にとって非常に興味深いものです。 「ハエは、私たちが作ることができるどんなものよりも優れた自律飛行機械です」と彼は言います。 「私たちはドローンをあまりうまく使いません。」

ヘルムシュテッター氏自身もヒトのコネクトームを研究しているが、これまでのところ、これは脳の非常に小さな部分に限定されている。 「神経回路は進化の過程でそのまま残るわけではありません」と彼は言います。 「細菌と共通の分子とは異なり、進化の過程で回路レベルで多くのことが変化しました。次の重要なマイルストーンは哺乳類の脳の計画を打ち破ることだと彼は予想しています。」 「マウスの脳のコネクトームはもはやアクセスできないわけではありません。これは人間の数の約1,000分の1である約7,500万個の神経細胞で構成されています。」