Forskare har kartlagt hel insektshjärna i hittills osedd detalj
Efter mer än tolv års arbete har forskare gjort den hittills mest detaljerade och komplexa kartläggningen av nervcellerna i en hel hjärna.
Det tog cirka forskerne en dag at fotografere hver eneste nervecelle i hjernen på bananflue-larven.
De kan bli mellan fyra och fem millimeter långa och har en hjärna mindre än ett vallmofrö.
Trots sin minimala storlek är bananflugor och deras larver ett fast inventarium i laboratorier i hela världen, tack vare deras komplexa, men kompakta, hjärnor och deras biologiska likheter med människan.
Nu har forskare från England, USA och Tyskland lyckats göra en fullkomlig kartläggning av varenda nervcell och koppling i hjärnan på en banflugelarv i den mest kompletta modellen någonsin.
Kartan över bananflugelarvens hjärna består av inte mindre än 3 016 nervceller och 548 000 kopplingar mellan nervceller, även kallade synapser.
Det första försöket att kartlägga en komplett djurhjärna inleddes redan på 19970-talet, då forskare ägnade hela 14 år åt att göra en inkomplett karta över en rundmasks neuroner och till och med vann Nobelpriset för sina ansträngningar.
Sedan dess har andra forskare gjort inkompletta kartläggningar att hjärnor hos flugor, möss och till och med människor. Men modellerna visar vanligtvis bara en bråkdel av hela det avancerade organet.
Samtliga hjärnkopplingar har tidigare bara kartlagts hos tre organismer: En sjöpung i larvstadiet och två olika sorters maskar. Och deras hjärnor bestod bara av ett par hundra nervceller.
I den nya studien skulle forskarna vid John Hopkins University undersöka och förstå en mer avancerad hjärna som bananflugans, som både har en överblickbar storlek och som samtidigt kan utföra komplexa uppgifter, som exempelvis avväga risker.
Så här föds bananflugor
Efter parningen lägger flughonan upp till 400 ägg i små klungor, exempelvis på rutten frukt.
Efter 15-24 timmar bryter sig små larver ut ur äggen.
Larverna växer och byter hud två gånger under loppet de kommande två dygnen.
De stora larverna ägnar två till tre dagar åt att äta sig tjocka.
Larverna förpuppas och använder 3,5 till 4,5 dagar till att utvecklas till en vuxen fluga.
Cirka tio dagar efter kläckningen är bananflugan redan redo att para sig på nytt.
De lyckades peka ut de olika hjärncellerna, deras kopplingar och förstå samspelet mellan hjärnans två sidor. Men vägen dit var minst sagt komplicerad.
Forskarna ägnade mer än tio år åt att skära itu bananflugelarvens hjärna i tusentals bitar och fotografera varenda vävnadsprov ned ett elektronmikroskop för att i efterhand rekonstruera hela hjärnan, nervcell för nervcell, igen.
Forskarna blev nämligen tvungna att dela upp den pyttelilla hjärnan i tusentals skivor och fotografera varenda litet vävnadsprov med ett elektronmikroskop.
Därefter sattes varenda skiva av hjärnan tillbaka ihop igen, nervcell för nervcell, tills forskarna till sist hade en komplett karta över bananflugans hela hjärna – en uppgift som tog mer än ett årtionde.
En mushjärna tros vara en miljon gånger större än hjärnan i en bananfluga, vilket också innebär att vi är mycket långt ifrån att kartlägga något som ens påminner om en människohjärna – om det överhuvudtaget kommer att bli verklighet under vår livstid.
Forskarna tror dock själva att insektshjärnan är en milstolpe i vår förståelse av hur information flödar genom nervcellerna och blir till handlingar. Men också hur sjukdomar som exempelvis Parkinsons eller Alzheimers sjukdom kan påverka kopplingarna.
"Nu har vi en referenshjärna", säger Marta Zlatic, som är neurolog vid University of Cambridge och en av forskarna bakom studien till Nature News.