نجح فريق دولي من العلماء في إنشاء أول خريطة تظهر كل خلية عصبية واتصال في دماغ بالغ.
ويكشف "مخطط الأسلاك" الذي أنشأه مشروع FlyWire، عن كل خلية عصبية من الخلايا العصبية البالغ عددها 139255 خلية في دماغ ذبابة الفاكهة والخمسين مليون اتصال بينها، وهو إنجاز من شأنه أن يحدث ثورة في مجال علم الأعصاب ويمهد الطريق أمام رؤى غير مسبوقة حول كيفية إنتاج الدماغ للسلوك.
وفي حين أن الدماغ البشري يحتوي على عدد من الخلايا العصبية أكبر بنحو مليون مرة من دماغ الذبابة، يقول العلماء إن هذا يقربنا من فهم عقولنا.
وعلى الرغم من أن دماغ ذبابة الفاكهة البالغة يقل عرضه عن مليمتر واحد، إلا أنه ما يزال هيكلا معقدا للغاية للدراسة. وقد استغرق العلماء سنوات لرسم خريطة لتعرجات جميع الخلايا العصبية والاتصالات المجمعة داخل الدماغ.
وفي هذه العملية، صنف العلماء أكثر من 8400 نوع مختلف من الخلايا، وهو ما يعادل أول قائمة كاملة للأجزاء اللازمة لبناء دماغ ذبابة.
وقال سيباستيان سيونغ، أستاذ علوم الكمبيوتر وعلوم الأعصاب في جامعة برينستون والمشارك في قيادة مشروع FlyWire: "قد تتساءل لماذا يجب أن نهتم بدماغ ذبابة الفاكهة. وإجابتي البسيطة هي أنه إذا كان بوسعنا أن نفهم حقا كيف يعمل أي دماغ، فمن المؤكد أنه سيخبرنا بشيء عن جميع الأدمغة".
وقد تم رسم خريطة للتشابك المعقد للخلايا العصبية، والذي إذا تم فكه سيصل إلى 150 مترا، من خلال عملية شاقة بدأت بتقطيع دماغ أنثى ذبابة الفاكهة إلى 7000 شريحة رقيقة. وتم تصوير كل قسم في مجهر إلكتروني للكشف عن هياكل صغيرة يصل عرضها إلى أربعة ملايين من المليمتر.
ثم لجأ الفريق إلى الذكاء الاصطناعي لتحليل ملايين الصور وتتبع مسار كل خلية عصبية واتصال مشبكي في جميع أنحاء العضو الضئيل.
ولأن الذكاء الاصطناعي ارتكب الكثير من الأخطاء، فقد تم تجنيد جيش عالمي من العلماء والمتطوعين للمساعدة في تصحيح الأخطاء وإنهاء الخريطة.
واكتشف العلماء الخلايا العصبية "المستجوبة" التي يبدو أنها تجمع بين أنواع مختلفة من المعلومات، و"المذيعين" الذين قد يرسلون إشارات لتنسيق النشاط عبر الدوائر العصبية المختلفة.
كما تم رصد دائرة عصبية محددة، عندما يتم تشغيلها، تتسبب في توقف ذباب الفاكهة عن مساراتها أثناء المشي.
واستخدم العلماء "مخطط الأسلاك" لبناء محاكاة كمبيوترية لجزء من دماغ الذبابة. وقادتهم التجارب مع المحاكاة إلى تحديد الدوائر العصبية المستخدمة لمعالجة التذوق، ما يشير إلى أن المحاكاة المستقبلية يمكن أن تلقي المزيد من الضوء على كيفية نشوء سلوك الحيوان من خلال الأسلاك الدماغية.
وتم نشر تفاصيل المشروع، الذي شارك فيه 287 باحثا من أكثر من 76 مختبرا حول العالم، بما في ذلك باحثون من كندا وألمانيا ومختبر MRC لعلم الأحياء الجزيئي وجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة، عبر تسع أوراق بحثية في مجلة Nature.
وفي مقال مصاحب، وصفت الدكتورة أنيتا ديفينيني، عالمة الأعصاب في جامعة إيموري في أتلانتا، "مخطط الأسلاك" بأنه "إنجاز تاريخي".
وبدأ الفريق الآن العمل بالفعل على إنتاج "مخطط أسلاك" كامل لدماغ الفأر، والذي يأملون إكماله في غضون خمسة إلى عشرة أعوام. ولكن تكرار هذا الإنجاز لدماغ بشري كامل، بما يحتويه من 86 مليار خلية عصبية وتريليونات الاتصالات، ما يزال بعيدا عن متناول اليد العملي مع تكنولوجيا اليوم.
المصدر: ذي غارديان
