Μια φρουτόμυγα έχει μήκος μόνο μερικά εκατοστά και ο εγκέφαλός της έχει το μέγεθος ενός κόκκου αλατιού. Αλλά αυτό δεν εμπόδισε μια διεθνή ομάδα ερευνητών από τα Πανεπιστήμια Τζονς Χόπκινς και Κέμπριτζ να δημιουργήσουν ένα εκπληκτικά λεπτομερές διάγραμμα που εντοπίζει κάθε νευρική σύνδεση στον εγκέφαλο της προνύμφης μιας φρουτόμυγας, η οποία αποτελεί ένα αρχέτυπο επιστημονικό μοντέλο με εγκέφαλο συγκρίσιμο με των ανθρώπων.

Ο νέος αυτός λεπτομερής χάρτης του εγκεφάλου είναι ο πιο πλήρης που έχει δημιουργηθεί ποτέ, καθώς περιλαμβάνει 3.016 νευρώνες και κάθε σύνδεση μεταξύ τους, δηλαδή σε σύνολο 548.000 συνδέσεις!

Το αποτέλεσμα είναι μακράν ο πιο περίπλοκος χάρτης ενός ολόκληρου εγκεφάλου που δημιουργήθηκε ποτέ.

Η ομάδα επέλεξε σκόπιμα την προνύμφη της φρουτόμυγας επειδή το συγκεκριμένο είδος εντόμου μοιράζεται μεγάλο μέρος της θεμελιώδους βιολογίας του με τον άνθρωπο. Έχει επίσης πλούσιες συμπεριφορές μάθησης και λήψης αποφάσεων, καθιστώντας το έναν χρήσιμο πρότυπο οργανισμό στη νευροεπιστήμη.

Και για πρακτικούς σκοπούς, ο σχετικά συμπαγής εγκέφαλός του μπορεί να απεικονιστεί και τα κυκλώματά του να ανακατασκευαστούν μέσα σε ένα λογικό χρονικό πλαίσιο. Όμως ακόμη κι έτσι, η εργασία πήρε 12 χρόνια. Η δε απεικόνιση από μόνη της χρειάστηκε περίπου μία ημέρα ανά νευρώνα.

Το νέο διάγραμμα είναι «ένας χάρτης αναφοράς», που θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος των ζώων, λέει η Μάρτα Ζλάτικ, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ στην Αγγλία και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Το διάγραμμα που προέκυψε έδωσε μια σειρά από ενδιαφέροντα ευρήματα. Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα πιο πολυσύχναστα κυκλώματα του εγκεφάλου -σχεδόν 75% - ήταν αυτά που οδηγούσαν από και προς τους νευρώνες του κέντρου εκμάθησης, ενώ ταξινόμησε 93 διαφορετικούς τύπους νευρώνων, οι οποίοι διαφέρουν ως προς το σχήμα, την προτεινόμενη λειτουργία και τον τρόπο που συνδέονται με άλλους νευρώνες.

Η εργασία με την προνύμφη της φρουτόμυγας έδειξε χαρακτηριστικά κυκλώματος που θύμιζαν εντυπωσιακά εξέχουσες και ισχυρές αρχιτεκτονικές μηχανικής μάθησης. Η ομάδα αναμένει ότι η συνεχής μελέτη θα αποκαλύψει ακόμη περισσότερες υπολογιστικές αρχές και θα εμπνεύσει ενδεχομένως νέα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες και εκατοντάδες τρισεκατομμύρια συνδέσεις - πολύ περισσότερες νευρικές συνδέσεις από τον αριθμό των αστεριών στον Γαλαξία.

Αλλά ο εγκέφαλος της φρουτόμυγας και ο ανθρώπινος εγκέφαλος εξακολουθούν να έχουν ομοιότητες. Για παράδειγμα, και οι δύο έχουν περιοχές που αντιστοιχούν στη λήψη αποφάσεων, τη μάθηση και την πλοήγηση, λέει ο Τζοσουά Βογκελστέιν, συν-συγγραφέας της μελέτης και μηχανικός βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς.

Οι ειδικοί λένε ότι αυτό το επίτευγμα θα μπορούσε να τους φέρει πιο κοντά στην κατανόηση του μηχανισμού της σκέψης και της συμπεριφοράς, ως εκ τούτου το χαρακτηρίζουν «μεγάλο βήμα προς τα εμπρός».

ΠΗΓΗ