Az új térkép az ecetmuslica agyának összes neuronját, és az ezek közti kapcsolatokat is tartalmazza. A március 9-én a Science című szakfolyóiratban közzétett kutatás az első konnektomdiagram, amely egy komplex állat – a Drosophila melanogaster, vagyis az ecetmuslica – szinaptikus agyi kapcsolatait ábrázolja. Az új térképen a 3016 idegsejt és 548 ezer szinapszis szerepel, vagyis mindazon idegi kapcsolódások, amelyek az ecetmuslica mákszemnyi agyában léteznek.

A térkép fontos mérföldkő lehet annak megértésében, hogy az agy hogyan dolgozza fel az érzékszervi információkat, és hogyan építi ezekre a cselekvéseket. Marta Zlatic, az angliai Cambridge-i Egyetem idegkutatója, a tanulmány társszerzője szerint ennek a „referenciaagynak” a birtokában innentől még pontosabb modelleket lehet majd készíteni arról, hogy mi történik például az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór vagy más neurodegeneratív betegség esetén az agyban.

A tudósok eddig csak a Caenorhabditis elegans nevű fonálféreg, a Platynereis dumerilii féreg, valamint a Ciona intestinalis nevű zsákállat konnektomját térképezték fel hasonló teljességgel, ezek azonban sokkal kevésbé összetett szervezetek, mint az ecetmuslica. Apró méretük és látszólag egyszerű életformájuk ellenére az ecetmuslicák komplex viselkedést mutatnak: képesek tanulni, különböző terepeken tájékozódni és mérlegelik cselekedeteik kockázatait és előnyeit. Emellett ideálisak a tanulmányozásra is, mivel a lárvák teste átlátszó, és agyuk kezelhető mennyiségű idegsejtből áll össze.

Legalábbis jelenleg, Albert Cardona, a kutatás egyik résztvevője elmondása szerint ugyanis az 1980-as években még képtelenül bonyolult feladatnak látszott, hogy az ecetmuslica konnektomját feltérképezzék. A kutatók másfél évet töltöttek azzal, hogy nanométeres felbontású elektronmikroszkóppal felvételeket készítettek egyetlen, hat órás Drosophila-lárva agyáról. Ezután számítógépes támogatással pontosan meghatározták a neuronokat és a szinapszisokat, majd hónapokat töltöttek azzal, hogy manuálisan ellenőrizzék ezeket.

A szerzők 3016 neuront azonosítottak az agyban, amelyek 93%-a partnerneuronnal rendelkezett az ellentétes agyféltekén. A párosítatlan neuronok többsége Kenyon-sejt volt, amelyek a tanulás és emlékezet kulcsfontosságú neuronjai. A kutatók ezután nyomon követték az egyes neuronok összetett kapcsolatait, és 548 ezer szinapszist azonosítottak, és ábrázoltak. A térkép alapján látszik, hogy a rovar agya többrétegű, és különböző hosszúságú pályák kötik össze az agyi bemeneteket és az agyi kimeneteket. A hálózatban ráadásul áthidalások is vannak, amelyek kihagynak egyes rétegeket. A szerzők szerint az ilyen kapcsolatok növelik az agy számítási kapacitását, és kompenzálják a neuronok korlátozott számát.

A kutatócsoport azt is megállapította, hogy az agyi neuronok 41%-a „rekurzív hurkokat” alkot, amelyek visszacsatolást biztosítanak a maguk előtt található idegsejteknek. Ezek az áthidalások és hurkok sokban hasonlítanak a mesterséges intelligencia kutatásában használt legmodernebb mesterséges neurális hálózatokra.

A jelenlegi térkép csak egyetlen állatról szolgáltat adatokat, de a szerzők szerint a technológiai fejlődésnek köszönhetően egyre több egyed, és más, még fejlettebb fajok konnetomjának feltérképezése is lehetségessé válhat. A kutatócsoport következő lépése pedig egy felnőtt ecetmuslica agyának feltérképezése lesz, amely még összetettebb és még több idegsejttel rendelkezik.