Los científicos y colaboradores de Janelia han alcanzado otro hito en la conectómica al revelar un diagrama de cableado completo del sistema visual de la mosca de la fruta. El trabajo ha sido publicado en el servidor de preimpresión bioRxiv. .
El conectoma del lóbulo óptico proporciona un mapa de las más de 50.000 neuronas que forman el sistema visual de la mosca de la fruta, brindando a los científicos la imagen más completa hasta el momento de una de las partes más intrigantes e importantes del sistema nervioso.
Al igual que los humanos y otros animales, las moscas dependen de su visión para llevar a cabo comportamientos esenciales para la supervivencia. Los lóbulos ópticos, que constituyen la mitad del cerebro de la mosca y están conectados a sus ojos, reciben y procesan información visual. Permiten que el pequeño insecto vea un depredador inminente, vuele hacia un plátano maduro o camine hacia una pareja potencial.
Durante décadas, los investigadores han trabajado en el mapeo de pequeñas regiones del lóbulo óptico, pero estos esfuerzos solo arrojaron información sobre áreas discretas, lo que dejó a los científicos especulando sobre cómo funciona todo el sistema en conjunto.
Ahora, el conectoma del lóbulo óptico proporciona un mapa completo de las miles de células que componen el sistema visual y los millones de conexiones entre ellas. Los datos permiten a los científicos responder muchas preguntas que antes no tenían respuesta y generar docenas de otras nuevas.
Los conocimientos obtenidos del sistema visual de la mosca de la fruta podrían aumentar el conocimiento sobre los principios básicos de cómo funciona la visión y ayudar a los científicos a comprender sistemas visuales más complejos, como los de los humanos.
"Si solo tienes las piezas, te estás perdiendo el panorama general, literalmente, por lo que la idea aquí es ofrecer un sistema visual completo", dice Michael Reiser, líder senior del grupo Janelia, quien ayudó a dirigir el proyecto. "No existe ningún experimento que podamos hacer ahora mismo que nos proporcione una respuesta más rápida que el análisis conectómico".
El conectoma del lóbulo óptico es parte de un esfuerzo mayor del equipo del proyecto Janelia FlyEM para mapear todo el sistema nervioso de la mosca de la fruta que, cuando esté completo, incluirá el lóbulo óptico recién liberado junto con el resto del cerebro de la mosca y el cordón nervioso ventral.
Si bien los investigadores y colaboradores de Janelia han mapeado algunas de estas partes del sistema nervioso por separado (incluido el hemicerebro liberado en 2020 y el cordón nervioso liberado el año pasado), el próximo conectoma será el primer mapa de todo el sistema nervioso de una sola mosca. El lóbulo óptico es la "gran punta de este iceberg".
"Este es un cerebro muy especial porque probablemente nadie en el planeta, y ciertamente nadie en Janelia, ha logrado obtener imágenes de un sistema nervioso completo que incluya la cabeza del cerebro y el cordón nervioso ventral en el mismo volumen que sea de suficiente calidad para conectar ellos", dice Stuart Berg, científico del proyecto FlyEM Project Team e ingeniero principal de software.
El esfuerzo es posible gracias al equipo del proyecto FlyEM de Janelia, que ha desarrollado y perfeccionado un proceso para generar conectomas de alta calidad. El equipo utiliza microscopía electrónica de barrido de granos de iones enfocados de alta resolución para obtener imágenes de las muestras, computadoras y algoritmos de alta potencia para recopilar y analizar los datos, y un equipo de expertos para corregir y etiquetar las neuronas y sus conexiones.
Mapear todo el sistema nervioso de una sola mosca permitirá a los investigadores ver las conexiones entre todas las partes del sistema que trabajan juntas para permitir los comportamientos de la mosca, brindando a los científicos una visión sin precedentes de cómo funciona el cerebro de la mosca y una posible comprensión de cómo funciona el cerebro humano. .
"Hemos aprendido una y otra vez que es muy valioso crear conjuntos de datos de altísima calidad que en realidad no respondan a una pregunta específica, pero que pueden ayudarte a responder miles de preguntas", afirma Reiser.
Más información: Aljoscha Nern et al, Inventario neuronal impulsado por conectomas de un sistema visual completo, bioRxiv (2024). DOI:10.1101/2024.04.16.589741
Información de la revista: bioRxiv
Proporcionado por el Instituto Médico Howard Hughes
