Ver para crer:Cientistas revelam conectoma do sistema visual da mosca da fruta

Sistema nervoso central da mosca-das-frutas macho, com o lobo óptico direito destacado. A medula é verde, a placa do lóbulo é roxa e a lóbulo é verde-amarelado. A barra de escala é 100 μm. Crédito:FlyEM / HHMI Janelia Research Campus

Os cientistas e colaboradores da Janelia alcançaram outro marco na conectômica, revelando um diagrama elétrico abrangente do sistema visual da mosca da fruta. O trabalho foi lançado no servidor de pré-impressão bioRxiv .

O conectoma do lobo óptico fornece um mapa dos mais de 50.000 neurônios que formam o sistema visual da mosca da fruta, dando aos cientistas a imagem mais completa de uma das partes mais intrigantes e importantes do sistema nervoso.

Tal como os humanos e outros animais, as moscas dependem da sua visão para realizar comportamentos essenciais à sobrevivência. Os lobos ópticos, que constituem metade do cérebro da mosca e se conectam aos olhos, recebem e processam informações visuais. Eles permitem que o minúsculo inseto veja um predador iminente, voe até uma banana madura ou caminhe em direção a um parceiro em potencial.

Durante décadas, os investigadores têm trabalhado no mapeamento de pequenas regiões do lóbulo óptico, mas estes esforços produziram informações apenas sobre áreas discretas, deixando os cientistas a especular sobre como todo o sistema funcionava em conjunto.

Agora, o conectoma do lobo óptico fornece um mapa abrangente das milhares de células que constituem o sistema visual e dos milhões de conexões entre elas. Os dados permitem que os cientistas respondam a muitas questões anteriormente sem resposta e gerem dezenas de novas.

Os insights obtidos a partir do sistema visual da mosca da fruta podem aumentar o conhecimento sobre os princípios básicos de como funciona a visão e ajudar os cientistas a compreender sistemas visuais mais complexos, como os dos humanos.

Os cientistas e colaboradores da Janelia divulgaram um diagrama elétrico abrangente do sistema visual da mosca da fruta. O conectoma do lobo óptico da Drosophila fornece um mapa dos mais de 50.000 neurônios que formam o sistema visual da mosca da fruta. Este vídeo mostra uma amostra de alguns dos neurônios identificados no lobo óptico. Crédito:Shin-ya Takemura e Philip Hubbard / HHMI Janelia Research Campus

“Se você tem apenas as peças, você está literalmente perdendo o panorama geral, então a ideia aqui é entregar um sistema visual completo”, diz o líder sênior do grupo Janelia, Michael Reiser, que ajudou a liderar o projeto. "Não há nenhum experimento que pudéssemos fazer agora que nos daria uma resposta mais rápida do que a análise conectômica."

O conectoma do lobo óptico faz parte de um esforço maior da equipe do projeto Janelia FlyEM para mapear todo o sistema nervoso da mosca da fruta que, quando concluído, incluirá o lobo óptico recém-lançado junto com o resto do cérebro da mosca e o cordão nervoso ventral.

Embora os investigadores e colaboradores do Janelia tenham mapeado algumas destas partes do sistema nervoso separadamente – incluindo o hemicérebro lançado em 2020 e o cordão nervoso lançado no ano passado – o próximo conectoma será o primeiro mapa de todo o sistema nervoso de uma única mosca. O lobo óptico é a “grande ponta deste iceberg”.

"Este é um cérebro muito especial porque provavelmente ninguém no planeta - e certamente ninguém em Janelia - conseguiu visualizar com sucesso um sistema nervoso inteiro que inclui a cabeça do cérebro e o cordão nervoso ventral no mesmo volume que é de qualidade suficiente para se conectar eles", diz Stuart Berg, cientista do projeto FlyEM Project Team e principal engenheiro de software.

O esforço é possível graças à equipe do projeto FlyEM da Janelia, que desenvolveu e aprimorou um processo para gerar conectomas de alta qualidade. A equipe usa microscopia eletrônica de varredura de grãos de íons de alta resolução para obter imagens das amostras, computadores e algoritmos de alta potência para coletar e analisar os dados, e uma equipe de especialistas para revisar e rotular os neurônios e suas conexões.

O mapeamento de todo o sistema nervoso de uma única mosca permitirá aos pesquisadores ver conexões entre todas as partes do sistema que trabalham juntas para permitir os comportamentos da mosca, dando aos cientistas uma visão sem precedentes de como o cérebro da mosca funciona e uma visão potencial de como o cérebro humano funciona. .

“Aprendemos repetidamente que há um valor realmente bom em criar conjuntos de dados de altíssima qualidade que não respondem realmente a uma pergunta específica, mas que podem ajudá-lo a responder mil perguntas”, diz Reiser.

Mais informações: Aljoscha Nern et al, Inventário neural orientado por conectoma de um sistema visual completo, bioRxiv (2024). DOI:10.1101/2024.04.16.589741
Informações do diário: bioRxiv

Fornecido pelo Instituto Médico Howard Hughes

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