Μπορούν να περπατούν, να αιωρούνται και τα αρσενικά μπορούν ακόμη και να τραγουδούν ερωτικά τραγούδια σε συντρόφους - όλα αυτά με ένα μυαλό που είναι πιο μικροσκοπικό από μια καρφίτσα.
Τώρα για πρώτη φορά οι επιστήμονες που ερευνούν τον εγκέφαλο μιας μύγας έχουν εντοπίσει τη θέση, το σχήμα και τις συνδέσεις κάθε ενός από τα 130.000 κύτταρα της και 50 εκατομμύρια συνδέσεις.
Είναι η πιο λεπτομερής ανάλυση του εγκεφάλου ενός ενήλικου ζώου που έχει παραχθεί ποτέ.
Ένας κορυφαίος ειδικός στον εγκέφαλο ανεξάρτητος από τη νέα έρευνα περιέγραψε την ανακάλυψη ως ένα τεράστιο άλμα στην κατανόηση του μυαλού μας.
Ένας από τους επικεφαλής της έρευνας είπε ότι θα ρίξει νέο φως στον μηχανισμό της σκέψης.
Ο Δρ Γκρέγκορι Τζέφρις, του Εργαστηρίου Ιατρικής Έρευνας της Μοριακής Βιολογίας (LMB) στο Κέιμπριτζ, είπε στο BBC News ότι επί του παρόντος δεν έχουμε ιδέα πώς το δίκτυο των εγκεφαλικών κυττάρων στο καθένα μας επιτρέπει να αλληλεπιδρούμε μεταξύ μας και τον κόσμο γύρω μας.
Ποιες είναι οι συνδέσεις;
Πώς τα σήματα ρέουν μέσα από το σύστημα που μας επιτρέπει να επεξεργαστούμε τις πληροφορίες για να αναγνωρίσουμε το πρόσωπό σας, που σας επιτρέπει να ακούσετε τη φωνή μου και να μετατρέψετε αυτές τις λέξεις σε ηλεκτρικά σήματα;
Η χαρτογράφηση του μυαλού των μυγών είναι πραγματικά αξιοθαύμαστη και θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε πώς λειτουργούν τα δικά μας μυαλά.
Πώς μπορεί, λοιπόν, το διάγραμμα καλωδίωσης ενός εγκεφάλου εντόμων να βοηθήσει τους επιστήμονες να μάθουν πώς σκεφτόμαστε;
Οι εικόνες που έχουν δημιουργήσει οι επιστήμονες, οι οποίες έχουν δημοσιευτεί στο περιοδικό Nature, δείχνουν ένα μπέρδεμα καλωδίωσης που είναι τόσο όμορφο όσο και πολύπλοκο.
Το σχήμα και η δομή του κρατούν το κλειδί για να εξηγήσουν πώς ένα τέτοιο μικροσκοπικό όργανο μπορεί να εκτελέσει τόσες πολλές ισχυρές υπολογιστικές εργασίες.
Η ανάπτυξη ενός υπολογιστή στο μέγεθος ενός σπόρου παπαρούνας ικανό για όλα αυτά τα καθήκοντα είναι πολύ πέρα από την ικανότητα της σύγχρονης επιστήμης.
Ο Δρ Mala Murthy, ένας άλλος από τους συμμαθητές του έργου, από το Πανεπιστήμιο του Princeton, ανέφερε ότι το νέο διάγραμμα καλωδίωσης, γνωστό επιστημονικά ως connectome, θα ήταν transformative για τους νευροεπιστήμονες.
Θα βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργεί ένας υγιής εγκέφαλος.
Στο μέλλον ελπίζουμε ότι θα είναι δυνατόν να συγκρίνουμε αυτό που συμβαίνει όταν τα πράγματα πάνε στραβά στο μυαλό μας.Αυτή είναι μια άποψη που υποστηρίζεται από τον Δρ Lucia Prieto Godino, έναν αρχηγό ομάδας στην έρευνα εγκεφάλου στο Ινστιτούτο Francis Crick στο Λονδίνο, ο οποίος είναι ανεξάρτητος από την ερευνητική ομάδα.
Ερευνητές έχουν ολοκληρώσει τις συνδέσεις ενός απλού σκουληκιού που έχει 300 καλώδια και ένα σκουλήκι που έχει τρεις χιλιάδες, αλλά έχοντας μια πλήρη σύνδεση με κάτι με 130.000 καλώδια είναι ένα εκπληκτικό τεχνικό κατόρθωμα που ανοίγει το δρόμο για την εύρεση των συνδετήρων για μεγαλύτερα μυαλά όπως το ποντίκι και ίσως σε αρκετές δεκαετίες δικό μας.
Οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν ξεχωριστά κυκλώματα για πολλές μεμονωμένες λειτουργίες και να δείξουν πώς συνδέονται.
Τα καλώδια που εμπλέκονται στην κίνηση για παράδειγμα βρίσκονται στη βάση του εγκεφάλου, ενώ αυτά για την επεξεργασία της όρασης είναι προς τα πλάγια.
Υπάρχουν πολλοί περισσότεροι νευρώνες που εμπλέκονται σε αυτό το τελευταίο επειδή η όραση απαιτεί πολύ περισσότερη υπολογιστική δύναμη.
Ενώ οι επιστήμονες ήξεραν ήδη για τα ξεχωριστά κυκλώματα δεν ήξεραν πώς συνδέονται μεταξύ τους.
Άλλοι ερευνητές χρησιμοποιούν ήδη τα διαγράμματα περιοχής, για παράδειγμα για να καταλάβουν γιατί οι μύγες είναι τόσο δύσκολο να χτυπηθούν.
Τα κυκλώματα όρασης ανιχνεύουν από ποια κατεύθυνση έρχεται η τυλιγμένη εφημερίδα σας, και μεταδίδουν το σήμα στα πόδια των μυγών.
Αλλά σε κρίσιμο σημείο, στέλνουν ένα ισχυρότερο σήμα άλματος στα πόδια που βλέπουν μακριά από το αντικείμενο του επικείμενου θανάτου τους.
Έτσι θα μπορούσατε να πείτε ότι πηδούν μακριά χωρίς καν να χρειάζεται να σκεφτεί □ κυριολεκτικά γρηγορότερα από την ταχύτητα της σκέψης.
Αυτό το εύρημα μπορεί να εξηγήσει γιατί εμείς οι άνθρωποι που ξύνουμε σπάνια μύγες σκουός.
Το διάγραμμα καλωδίωσης φτιάχτηκε με το κόψιμο ενός μυαλού μύγας χρησιμοποιώντας αυτό που είναι ουσιαστικά ένα μικροσκοπικό τρίφτη τυριών, φωτογραφώντας κάθε μία από τις 7.000 φέτες και ψηφιακά βάζοντάς τα συνολικά.
Μετά η ομάδα του Πρίνστον εφάρμοσε τεχνητή νοημοσύνη για να αποσπάσει τα σχήματα και τις συνδέσεις όλων των νευρώνων.
Αλλά η AI δεν ήταν τέλεια ~ οι ερευνητές έπρεπε ακόμα να διορθώσει πάνω από τρία εκατομμύρια λάθη με το χέρι.
Αυτό από μόνο του ήταν μια τεχνική περιοδεία de force, αλλά η δουλειά ήταν μόνο η μισή.
Ο χάρτης από μόνος του ήταν ανούσιος, εκτός αν υπήρχε περιγραφή του τι έπρεπε να κάνει κάθε καλώδιο, σύμφωνα με τον Δρ Philipp Schlegel, ο οποίος είναι επίσης από το Εργαστήριο Ιατρικών Ερευνητικών Συμβουλίων Μοριακής Βιολογίας.
Αυτά τα δεδομένα είναι λίγο σαν τους χάρτες της Google αλλά για τους εγκεφάλους: το ωμό διάγραμμα καλωδίωσης μεταξύ των νευρώνων είναι σαν να γνωρίζουμε ποιες δομές αντιστοιχούν σε δρόμους και κτίρια.
Περιγράφοντας τους νευρώνες είναι σαν να προσθέτετε τα ονόματα για τους δρόμους και τις πόλεις, τους χρόνους λειτουργίας των επιχειρήσεων, τους αριθμούς τηλεφώνου, σχόλια, κλπ.
στο χάρτη.
Χρειάζεστε και τα δύο για να είναι πραγματικά χρήσιμα.Το flight connectome είναι διαθέσιμο σε κάθε επιστήμονα που θέλει να το χρησιμοποιήσει για να καθοδηγήσει την έρευνά τους.
Ο Δρ Schlegel πιστεύει ότι ο κόσμος της νευροεπιστήμης θα δει μια χιονοστιβάδα ανακαλύψεων στα επόμενα δύο χρόνια.
Ένας ανθρώπινος εγκέφαλος είναι πολύ μεγαλύτερος από τις μύγες, και δεν έχουμε ακόμα την τεχνολογία για να συλλάβουμε όλες τις πληροφορίες σχετικά με την καλωδίωση του.
Αλλά οι ερευνητές πιστεύουν ότι ίσως σε 30 χρόνια να είναι δυνατόν να έχουμε ένα ανθρώπινο συνδετικό.
Ο εγκέφαλος των μυγών, λένε, είναι μια αρχή μιας νέας, βαθύτερης κατανόησης του πώς λειτουργούν τα μυαλά μας.
Η έρευνα έχει διεξαχθεί από μια μεγάλη διεθνή συνεργασία επιστημόνων, που ονομάζεται κοινοπραξία FlyWire.