Neurowissenschaftler haben seit den 1970er Jahren immer ausgefeiltere neuronale Karten erstellt. Forscher der Johns Hopkins University und der Cambridge University berichteten diese Woche, dass ihr 12-jähriges Projekt zur Kartierung des Gehirns einer jungen Fruchtfliege erfolgreich war. Wissenschaftler hoffen, dass die Fliege Licht auf die ungelösten Rätsel des menschlichen Gehirns werfen kann, da sie ähnliche genetische und biologische Grundlagen mit Menschen teilt.
Wenn Sie etwas so Riesiges und Komplexes wie das Gehirn verstehen wollen, fangen Sie am besten klein an – ganz klein. Die etwa mohngroße Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) hat eine Lebensdauer von weniger als zwei Monaten. Dies entspricht seiner geringen Größe.
Das Gehirn ist in allen Organismen blendend komplex, selbst in diesen kleinen und scheinbar einfachen, weshalb Forscher Jahre brauchten, um eine neurologische Karte zu entwickeln. Aber am Donnerstag berichteten Forscher der Universitäten Cambridge und Johns Hopkins, dass sie endlich mit ihren Bemühungen erfolgreich waren, indem sie jedes Neuron und jede Verbindung im Gehirn einer Fruchtfliegenlarve kartiert hatten. Diese Woche veröffentlichte die Zeitschrift Science die Forschungsergebnisse des Teams.
Laut Joshua T. Vogelstein, einem biomedizinischen Ingenieur an der Johns Hopkins University, müssen die Mechanismen der Kognition verstanden werden, bevor wir verstehen können, wer wir sind und wie wir denken. "Und zu verstehen, wie Neuronen miteinander verbunden sind, ist der Schlüssel."
Darüber hinaus sind verschiedene Neuronen und Verbindungen zu berücksichtigen. 3.016 Neuronen mussten identifiziert werden, um diese neurologische Karte zu vervollständigen. Aber die Gesamtzahl der von diesen Neuronen hergestellten Verbindungen beträgt 548.000, viel weniger. Darüber hinaus entdeckten sie 93 einzigartige Neuronen, jedes mit einer einzigartigen Struktur, Funktion und neurologischen Beziehung.
All dies mag herausfordernd erscheinen, und das ist es auch. Ein Gehirn musste über einen Zeitraum von 12 Jahren methodisch in Tausende von Gewebeproben geteilt, mit hochauflösender Elektronenmikroskopie abgebildet und dann Neuron Neuron wieder zusammengesetzt werden.
Diese Ergebnisse sind die neuesten in einem Prozess, der vor fast 50 Jahren mit den ersten Bemühungen zur Kartierung des Spulwurms im Gehirn begann und 2019 schließlich als erfolgreich gewertet wurde. Eine Fruchtfliegenlarve hat im Gegensatz zu einem Spulwurm etwa zehnmal mehr Neuronen und eine höhere neurologische Gesamtkomplexität. Ein Spulwurm hat nur 302 Neuronen.
Während das Studium der inneren Funktionsweise des Gehirns einer Fruchtfliege scheinbar nichts mit dem menschlichen Verstand zu tun hat, wählten Wissenschaftler diese spezielle Art nicht nur wegen ihrer Größe oder scheinbaren Einfachheit, sondern weil sie dem Menschen in ihrer genetischen Ausstattung und grundlegenden Biologie ähnelte. Diese Karte bietet somit eine ideale Grundlage, um einige der unzähligen Geheimnisse des menschlichen Geistes zu untersuchen.
Laut Marta Zaltic, Co-Autorin der Studie, „sind alle Gehirne gleich – Netzwerke von Neuronen, die alle miteinander verbunden sind. Alle Gehirne in allen Tieren müssen eine Vielzahl komplexer Funktionen ausführen, wie unter anderem die Verarbeitung sensorischer Daten, das Lernen, die Auswahl von Aktionen, die Navigation in ihrer Umgebung und die Auswahl von Nahrung.
Mehrere ähnliche Projekte sind in der Entwicklung. FlyEm vom Howard Hughes Medical Institute zum Beispiel ist derzeit damit beschäftigt, die erwachsene Fruchtfliege zu kartieren, und die Kartierung des Mausgehirns wird wahrscheinlich der nächste Schritt in diesem Arbeitsgebiet sein. Wenn man bedenkt, dass das Gehirn einer Maus etwa eine Million Mal größer ist als die Larve einer Fruchtfliege, wird dieses spezielle neurologische Kartierungsprojekt absolut enorm sein. Offensichtlich endet die Komplexität hier nicht, wenn man bedenkt, dass Menschen 86 Milliarden Neuronen haben.
Quelle: popularmechanics.com/science
Günceleme: 11/03/2023 13:39