– Malutka muszka owocowa jest zaskakująco wyrafinowana i od dawna służy jako potężny model do zrozumienia biologicznych podstaw zachowania. Ten przełom nie tylko zapewnia naukowcom nowy zestaw narzędzi do zrozumienia, w jaki sposób obwody w mózgu napędzają zachowanie, ale co ważne – służy jako prekursor trwających wysiłków finansowanych przez BRAIN w celu mapowania połączeń większych mózgów ssaków i ludzi – mówi dr John Ngai, dyrektor NIH's Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative® (the BRAIN Initiative®).

Mapa konektomu wyszczególnia pełny zestaw klas komórek w  mózgu muszki owocowej, identyfikując różne typy neuronów i połączeń chemicznych lub synaps między neuronami. Zapewnia również wgląd w rodzaj neuroprzekaźnika (są to substancje chemiczne,  takie jak dopamina lub serotonina) wydzielanego przez każdy neuron. Naukowcy stworzyli też mapę projekcji między regionami mózgu, znaną jako projektom, która śledzi organizację półkul i obwodów behawioralnych w mózgu muchy. Pozwala to na szczegółowe mapowanie określonych obwodów mózgowych, które kontrolują zachowanie, takich jak obwód mózgu ocellar, który odbiera bodźce wzrokowe i generuje zmiany behawioralne orientujące ciało muchy podczas lotu.  

Muszka owocowa jest zdolna do zaskakująco zaawansowanego zachowania, co czyni ją idealnym modelem do tego wstępnego projektu. Na przykład może tworzyć długoterminowe wspomnienia, angażować się w interakcje społeczne i nawigować na duże odległości. Teraz, gdy opracowano konektom muszki owocowej, ta sama metodologia może zostać wykorzystana do szybkiego tworzenia podobnych map u zwierząt o większym mózgu, np. jako punkt odniesienia do zrozumienia, w jaki sposób wiele ludzkich mutacji wpływa na połączenia mózgowe.

Aby stworzyć opisywany  konektom, naukowcy wykonali obrazy mikroskopu elektronowego kompletnego mózgu muszki i wykorzystali program komputerowy do automatycznej identyfikacji lub segmentacji neuronów na obrazach. Program nie jest niezawodny, więc naukowcy stworzyli obliczeniowy system narzędzi, który pozwolił większej społeczności badawczej spojrzeć na segmenty, zweryfikować je pod kątem dokładności oraz przypisać typy i klasy komórek. Korekta identyfikacji i wyznaczania poszczególnych neuronów została zakończona przez konsorcjum laboratoriów muszek owocowych o nazwie FlyWire, w skład którego wchodzili naukowcy z całego świata. – W 2021 r. tylko 15% neuronów zostało poddanych korekcie. Otwarcie korekty dla większej społeczności naukowej badającej mózg muszki owocowej znacznie przyspieszyło tempo, w jakim byliśmy w stanie ukończyć ten konektom – zdradza dr Shelli Avenevoli, p.o. dyrektora Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (NIH).

Narzędzia do analizy danych dla pełnego konektomu muszki owocowej można znaleźć na stronie konsorcjum. Naukowcy mogą wchodzić w interakcje z danymi konektomu online. Badanie było wspierane przez NIH The BRAIN Initiative – multidyscyplinarną współpracę między 10 instytutami i ośrodkami NIH, która umożliwia naukowcom zrozumienie mózgu na bezprecedensowym poziomie szczegółowości zarówno w zdrowiu, jak i w chorobie, poprawiając sposób leczenia, zapobiegania i leczenia zaburzeń mózgu.