英国のケンブリッジ大学とジョンズ・ホプキンス大学の科学者らは最近、コネクトームとしても知られる昆虫の脳マップの初めての完全な作成を発表した。この大規模なプロジェクトの構築には 12 年かかり、ショウジョウバエの幼虫期のにある 3,016 個のニューロンすべての位置が明らかになりました。
この研究では、脳の一方の側にあるニューロンがもう一方の側にデータを送信するネットワークを特定することができ、さらに、形状、提案されている機能、相互の接続方法が異なる 93 種類の細胞を分類することができます。
創造と成果
このプロジェクトには 80 人以上の研究者が取り組み、ショウジョウバエの脳を5,000 の切片に薄くスライスし、各スライスの顕微鏡画像をキャプチャして 3D ボリュームに変換し、その後 3D 構造を分析して個々の細胞を識別するというものでした。接続は手動で追跡されます。
マッピングの結果は、いくつかの点で科学者を驚かせました。たとえば、ニューロンは、軸索と呼ばれる長いプロセスを介して発信メッセージを送信し、樹状突起と呼ばれるより短く、より分岐したプロセスを介してメッセージを受信すると考えられています。
しかし、この新規性は、幼虫期のショウジョウバエの脳シナプスにおける軸索-軸索および樹状突起-樹状突起間のいくつかの接続を指摘し、この規則には例外があることを証明した。
さらに、コネクトームは、受信した感覚情報がいくつかのニューロンを通過してから、昆虫に物理的行動をさせる役割を担う運動制御に関与するニューロンに送られることを証明した。このレベルの効率は、接続間の統合された「ショートカット」によってのみ達成できます。これは、高度な人工知能システムで提供されるものと非常によく似ています。
重要性と制限事項
ハエのをよりよく理解することは、一部の人には重要ではないと思われるかもしれないが、この研究の意味は動物界を超えて広がる可能性がある。
マッピングから得られた知識は、将来の AI に適用してエネルギー効率を高めることができます。結局のところ、昆虫は非常に低いエネルギー レベルで複雑な脳のタスクを実行できるからです。
さらに、コネクトームは学習と記憶を研究するための有用なモデルである可能性があります。 「人間は、意思決定をしたり、学習したり、環境をナビゲートしたり、食事をしたりするなどのことを行います。そしてハエも同様です。そして、ハエがこれらの認知機能を実行するために持つメカニズムが人間にも存在すると考える十分な理由があります」と、ジョシュア・フォーゲルシュタイン氏は説明した。 -研究の創設者であり、ジョンズ・ホプキンス大学のNeuroData研究所の所長兼共同創設者。
残念ながら、科学の世界に新たに追加されたこのエキサイティングな機能にも限界があります。どのニューロンが興奮性、つまり他の同様の細胞を発火させるニューロンであり、どのニューロンが抑制性、つまり反応する可能性が低いかをまだ捉えることはできません。そして、これらの反応は脳内を情報が流れる方法に影響を与えるため、非常に重要です。
しかし、新しいコネクトームは神経科学研究の分野における注目すべき成果であり、技術の進歩に役立つだけでなく、私たちの周囲の生き物や私たち自身についてさらに理解するための将来の発見や研究の基礎を提供する可能性があります。
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