Drosophila oder Fruchtfliegen sind ein ausgezeichnetes Forschungsmaterial. Nur weil sie sich sehr schnell vermehren und Nachkommen hervorbringen, können evolutionäre Veränderungen über Wochen und nicht über Monate oder Jahre verfolgt werden.
Diese Fliegen waren praktisch für Wissenschaftler,
die das Gehirn studieren . Da das Ganglion dieser Insekten klein ist, können Sie es problemlos scannen. Neulich haben Wissenschaftler des Janelia Research Campus das Ergebnis ihrer 12-jährigen Arbeit veröffentlicht - eine Drosophila-Hirnkarte, die derzeit am detailliertesten ist.
Der Janelia Research Campus ist Teil des Howard Hughes Medical Institute. Das Universitäts-Team verbrachte 12 Jahre und 40 Millionen US-Dollar damit, das Gehirn einer winzigen Fliege abzubilden. Dies sind 25.000 Neuronen und ungefähr 20 Millionen Verbindungen zwischen ihnen. Und selbst das ist nicht das ganze Gehirn, sondern nur ein Drittel davon, obwohl das wichtigste. Es beherbergt die verschiedenen Organoide, die für das Gedächtnis, die Navigation und das Lernen verantwortlich sind.
Laut den Forschern wird eine Gehirnverbindung (dies ist eine Karte eines Organs mit allen Verbindungen zwischen ihnen) zu einer der grundlegenden Ressourcen für Neurochirurgen und Wissenschaftler, die das Nervensystem von Insekten und anderen Lebewesen untersuchen. Durch die Entschlüsselung des Gehirns einer kleinen Fliege können Sie die Arbeit einzelner Organoide beurteilen, wie Verbindungen hergestellt werden und wie das Gehirn im Allgemeinen funktioniert.
Von einfach bis komplex - so handeln Wissenschaftler jetzt. Moderne Technologien erlauben immer noch keine detaillierte Verbindung des menschlichen Gehirns, daher wird das Gehirn von viel einfacheren Kreaturen untersucht. Übrigens war der erste lebende Organismus, dessen Gehirn "entziffert" wurde, ein Fadenwurm. Ihr Nervenknoten besteht aus nur 302 Neuronen mit 7000 Verbindungen zwischen ihnen. Auch dies war 1986 eine äußerst schwierige Aufgabe.
Nach und nach erhalten Experten immer mehr Informationen über die Arbeit des Gehirns von Tieren und Menschen. Eine der wichtigsten Aufgaben ist es jedoch, eine Verbindung herzustellen. Dies ist genauso wichtig wie das Dekodieren von DNA. Durch das Erstellen einer Verbindung kann die Interaktion einzelner Organellen und Zellen verfolgt werden.
Im Jahr 2004 wurde eine Technik zur Analyse von Bildern von Neuronen entwickelt, die mit einem Elektronenmikroskop aufgenommen wurden. Dies war eine große Leistung, die zeitweise die "Entschlüsselung" des Gehirns beschleunigte. Aber auch in diesem Fall forderte das Gehirn von Drosophila die Kraft von 250 Menschen - so viele Wissenschaftler haben 12 Jahre an diesem Projekt gearbeitet.
Während dieser ganzen Zeit wurde die Technik verbessert und abgeschlossen. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass die mit dem Elektronenmikroskop aufgenommenen Bilder in eine dreidimensionale Karte des Gehirns umgewandelt wurden. Das Gehirn von Drosophila musste in 20 nm dicke dünne Platten geschnitten werden, um Bilder von Neuronen zu erhalten. Sie wurden fotografiert.
Nach dem Entstehen neuronaler Netze verwendeten die Wissenschaftler diese, um dreidimensionale Karten von Hirnregionen zu erstellen und Verbindungen zwischen einzelnen Zellen zu verfolgen. Der Computer kann jedoch nicht alle erforderlichen Arbeiten ausführen. Hier müssen Wissenschaftler eingebunden werden, um den Betrieb der Maschine zu überprüfen und „manuelle“ Aufgaben auszuführen, die der Computer noch nicht ausführen kann.
Die Wissenschaftler wurden von Entwicklern von Google unterstützt, die die für Spezialisten erforderlichen Analysesysteme entwickelten. Das Endergebnis war extrem umfangreich - das Daten-Array "wiegt" ungefähr 100 Gigabyte.
Andere Wissenschaftler, die mit Google in Verbindung stehen, arbeiten mit Google zusammen. Zum Beispiel im Rahmen eines Songbird-Hirnstudienprojekts. Die Gehirne der Vögel selbst sind sehr komplex, so dass es in absehbarer Zeit unwahrscheinlich ist, dass die Verbindungspaare auftreten. Wissenschaftler untersuchen bestimmte Aspekte der Arbeit und der Gehirnregionen - zum Beispiel diejenigen, die für das Auswendiglernen von Liedern verantwortlich sind. Zusätzlich wurde zuvor ein Kubikmillimeter-Abschnitt des Mausgehirns analysiert.
Die Spezialisten, aus denen sich die Drosophila-Gehirnverbindung zusammensetzt, arbeiten weiter. Ihr Ziel ist es, eine vollständige Gehirnverbindung der Fruchtfliege herzustellen - sowohl für Männer als auch für Frauen. Dafür wurde ein Budget von 5 Mio. USD bereitgestellt.
Wenn Sie das Gehirn der Maus entschlüsseln, wird das nach Ansicht von Wissenschaftlern mehr als eine halbe Milliarde US-Dollar und noch mehr Zeit in Anspruch nehmen.
