جهش عظیم برای رمزگشایی از مغز انسان؛ دانشمندان نقشه مغز مگس با ۵۰ میلیون اتصال عصبی را ترسیم کردند

یورونیوز: در حالی که مگس‌ها مغزی کوچک‌تر از سر سوزن دارند، می‌توانند با کمک آن کارهای پیچیده‌ای نظیر مسیریابی، پرواز، جستجوی غذا و حتی تولید صدا برای جذب جفت را انجام دهند.

تیم بزرگی از دانشمندان بین‌المللی حالا توانسته‌اند برای اولین بار نقشه کاملی از مغز مگس شامل ۱۳۰ هزار سلول و ۵۰ میلیون اتصال عصبی ترسیم کنند.

این دقیق‌ترین تجزیه و تحلیل مغز یک جاندار بالغ است که تا کنون تولید شده است. یکی از متخصصان برجسته مغز این پیشرفت را «جهشی بزرگ» در درک ما از مغز خود توصیف کرده است.

محققان برای تولید نقشه مغز مگس ابتدا از بیش از ۷ هزار بخش مغز ۲۱ میلیون عکس میکروسکوپی تهیه کردند. آن‌ها سپس رایانه‌ها را طوری برنامه‌ریزی کردند که با کمک هوش مصنوعی تصویر هر دو اتصال نورونی را به صورت سه‌بعدی استخراج کنند.

با این حال هوش مصنوعی نیز کامل نبود و آن‌ها مجبور شدند بیش از ۳ میلیون اشتباه را به طور دستی برطرف سازند.

دکتر گرگوری جفریس، از آزمایشگاه بیولوژی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی دانشگاه کمبریج، در این باره می‌گوید: «نقشه‌برداری از مغز مگس واقعاً قابل توجه است و به ما کمک می‌کند تا درکی واقعی از نحوه عملکرد مغز خود داشته باشیم.»
مگس میوهاما در شرایطی که تعداد سلول‌های مغزی یا نورون‌های ما یک میلیون برابر بیشتر از مگس‌های میوه است، چگونه نقشه سیم‌کشی مغز حشره می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا یاد بگیرند ما چگونه فکر می‌کنیم؟

در واقع شکل و ساختار تصویر ساخته‌شده از چنین اندام کوچکی می‌تواند نشان دهد که بسیاری از وظایف محاسباتی قدرتمند چگونه در مغز انجام می‌گیرند.

این در شرایطی است که علم مدرن با همه پیشرفت‌هایش هنوز نتوانسته رایانه‌ای همچون مغز مگس به اندازه یک ارزن بسازد طوری که قادر به انجام همه این وظایف باشد.

دانشمندان در حقیقت هنوز فناوری لازم برای گرفتن تمام اطلاعات مربوط به سلول‌های عصبی و اتصالات آن‌ها در مغز انسان را در اختیار ندارند.

دکتر مالا مورتی، محقق در دانشگاه پرینستون که هدایت این مطالعه را برعهده داشت، در این باره گفت: «نقشه سیم‌کشی مغزی جدید، که از نظر علمی به عنوان ‘کانکتوم’ شناخته می‌شود، برای دانشمندان علوم اعصاب متحول‌کننده خواهد بود.»
تصویر سه‌بعدی از اتصال نورونی در مغز مگسدکتر لوسیا پریتو گودینو که هدایت تیم تحقیقات مغز در موسسه فرانسیس کریک لندن را بر عهده دارد درباره اهمیت این نقشه از مغز مگس گفت:‌ «محققان پیش از این اتصالات مغزی یک کرم ساده دارای ۳۰۰ سیم اتصال و یک حشره با ۳ هزار سیم را ترسیم کرده بودند. اما داشتن اتصالات کامل چیزی با ۱۳۰ هزار سیم یک شاهکار فنی شگفت‌انگیز است که راه را برای یافتن اتصالات مغزهای بزرگ‌تر نظیر موش و شاید انسان برای چندین دهه بعد هموار می‌کند.»

پژوهشگران می‌گویند اتصالاتی که به عنوان مثال حرکات مگس را کنترل می‌کنند در بخش پایه مغز قرار دارند، در حالی که اتصالات برای پردازش بینایی در کناره‌ها واقع هستند. در عین حال سلول‌های عصبی بسیار بیشتری در دومی دخیل هستند، زیرا فرایند مشاهده به قدرت محاسباتی بسیار بیشتری نیاز دارد.
این سلول‌های عصبی مگس را قادر می‌سازند تا تشخیص دهد روزنامه موجود در دستان شما دارد از کدام جهت به سمتش می‌آید و سیگنال را به پاهای مگس می‌رساند تا حشره فرار کند.

مهم‌تر این است که سیگنال‌های فرار چنان سریع به پاهای مگس مخابره می‌شوند که این حشرات حتی بدون نیاز به فکر کردن می‌توانند به پرواز دربیایند. این یافته توضیح می‌دهد که چرا ما انسان‌ها به ندرت می‌توانیم مگس‌ها را له کنیم.

دکتر مورتی می‌گوید: «نقشه مغزی جدید به محققان کمک خواهد کرد تا درک بهتری از نحوه عملکرد یک مغز سالم داشته باشند. در آینده امیدواریم که بتوانیم فرایند بروز مشکل در مغز خودمان را با مغز مگس‌ها مقایسه کنیم.»

نتایج تحقیقات تازه در نشریه علمی «نیچر» منتشر شده است.