Wissenschaftler haben die „Verdrahtung“ des Gehirns eines Insekts auf bisher komplexeste Weise abgebildet

Forscher verstehen die Struktur von Gehirnen und haben sie bis ins kleinste Detail kartiert, aber sie wissen immer noch nicht genau, wie sie die Daten verarbeiten – dafür wird eine detaillierte „Kreiskarte“ des Gehirns benötigt.

Jetzt haben Wissenschaftler eine solche Karte der bisher fortschrittlichsten Kreatur erstellt: der Fruchtfliegenlarve. Es wird als neuronales Netzwerk bezeichnet und zeichnet die 3.016 Neuronen und 548.000 Synapsen eines Insekts auf. Nachrichten aus den Neurowissenschaften Es wurde berichtet. Die Karte wird den Studienforschern dabei helfen, besser zu verstehen, wie das Gehirn von Insekten und Tieren Verhalten, Lernen, Körperfunktionen und mehr steuert. Die Arbeit könnte zu verbesserten KI-Netzwerken inspirieren.

„Bis zu diesem Zeitpunkt haben wir die Struktur eines Gehirns außer dem Spulwurm C. elegans, der Kaulquappe mit tiefen Akkorden und der Larve eines marinen Ringelwurms, die alle mehrere hundert Neuronen enthalten, gesehen“, sagte der Professor. Marta Zlatek vom MRC-Labor für Molekularbiologie. „Das bedeutet, dass die Neurowissenschaften bisher größtenteils ohne kreisförmige Karten gearbeitet haben. Ohne die Struktur des Gehirns zu kennen, raten wir, wie Berechnungen durchgeführt werden. Aber jetzt können wir beginnen, ein mechanistisches Verständnis der Funktionsweise des Gehirns zu gewinnen.“

Um die Karte zu erstellen, scannte das Team Tausende von Scheiben des Gehirns der Raupe mit einem Elektronenmikroskop und kombinierte sie dann zu einer detaillierten Karte, in der alle neuronalen Verbindungen kommentiert wurden. Von dort aus verwendeten sie Computerwerkzeuge, um potenzielle Informationsflusswege und Arten von „Schaltkreisformen“ im Gehirn des Insekts zu identifizieren. Sie stellen sogar fest, dass einige strukturelle Merkmale der modernen Deep-Learning-Architektur sehr ähnlich sind.

Wissenschaftler haben detaillierte Karten des Gehirns einer Fruchtfliege erstellt, die viel komplexer ist als eine Fruchtfliegenlarve. Diese Karten enthalten jedoch nicht alle detaillierten Verbindungen, die erforderlich sind, um eine echte Schaltkreiskarte ihres Gehirns zu erhalten.

Als nächsten Schritt wird das Team die Strukturen untersuchen, die für Verhaltensfunktionen wie Lernen und Entscheidungsfindung verwendet werden, und die Netzwerkaktivität untersuchen, während das Insekt bestimmte Aktivitäten ausführt. Und während die Fruchtfliegenlarve ein einfaches Insekt ist, erwarten die Forscher ähnliche Muster bei anderen Tieren. „So wie Gene im gesamten Tierreich erhalten bleiben, glaube ich, dass auch die grundlegenden Motive der Schaltkreise, die diese grundlegenden Verhaltensweisen ausführen, erhalten bleiben“, sagte Zlatek.