เว็บตรง โมเดลนี้แสดงให้เห็นไซแนปส์ 20 ล้านตัวของแมลงวันผลไม้ เชื่อมโยงเซลล์ประสาทประมาณ 25,000 เซลล์โดย มอลลี่กลิค | เผยแพร่ 27 ม.ค. 2020 13:00 น ศาสตร์คอนเนกโทมแมลงวันผลไม้
แผนที่ติดตามซีกแมลงวันผลไม้ขนาด 250 ไมโครเมตร หรือประมาณหนึ่งในสามของอวัยวะทั้งหมด นักวิจัยหวังว่าจะสามารถเข้าใจระบบประสาทของแมลงวันได้ดีขึ้นผ่านแผนที่
ตอนนี้คุณสามารถสำรวจแผนที่การเชื่อมต่อสมองที่มีความละเอียดสูงขนาดใหญ่ที่สุดในสัตว์ทุกชนิดได้แล้ว ต้องขอบคุณนักวิจัยจาก Google และ Janelia Research Campus ในเวอร์จิเนีย แผนภาพการเดินสายไฟของสมองที่มีชีวิตชีวา หรือที่เรียกว่า คอน เนกโตม แสดงโครงร่างเซลล์ประสาทประมาณ 25,000 เซลล์ของแมลงวันผลไม้ ซึ่งทั้งหมดเชื่อมโยงกันด้วยไซแนปส์ 20 ล้านเซลล์ ก็ยังค่อนข้างสวย
แผนที่ติดตามซีกแมลงวันผลไม้ขนาด 250 ไมโครเมตร
หรือประมาณหนึ่งในสามของอวัยวะทั้งหมด โดยจะวัดความหนาของค่าเล็กน้อยน้อยกว่าหนึ่งในห้า และมีขอบเขตที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันหลัก เช่น การเรียนรู้และหน่วยความจำ
นักวิจัยหวังว่าจะสามารถเข้าใจระบบประสาทของแมลงวันได้ดีขึ้นผ่านแผนที่ ยกตัวอย่างเช่น วงจรสมองที่ซับซ้อนซึ่งอยู่ตรงกลางมีส่วนในการควบคุมการเคลื่อนไหว การนำทาง และการนอนหลับ (ใช่ แมลงวันผลไม้นอนหลับ!) ขอบเขตที่กว้างขึ้นของคอนเนกโตมิกส์ซึ่งเกิดขึ้นภายในสองทศวรรษที่ผ่านมา มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำความเข้าใจว่าโครงสร้างสมองเกี่ยวข้องกับระบบประสาทที่สำคัญอย่างไร ฟังก์ชั่น.
โมเดลนี้อาจเป็นก้าวเล็กๆ ที่มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจความเชื่อมโยงภายในจิตใจของเราด้วยเช่นกัน ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ทำแผนที่การเชื่อมโยงโครงสร้างที่กว้างขึ้นของสมองมนุษย์ แม้ว่าจะยังไม่ถึงระดับที่จำเพาะต่อเซลล์ประสาทก็ตาม
โมนิกา โรเซนเบิร์ก ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก กล่าวว่า โมเดล 3 มิติของ Google มีประโยชน์เพราะช่วยสนับสนุนการศึกษาปฏิสัมพันธ์เชิงหน้าที่ระหว่างส่วนต่างๆ ของสมอง
“ในระดับกว้างๆ ฉันคิดว่าสิ่งนี้จะมีความสำคัญต่อประสาทวิทยาศาสตร์ในทุกสายพันธุ์” โรเซนเบิร์กกล่าว
อย่างไรก็ตาม เธอไม่คิดว่าโมเดลมนุษย์ 3 มิติที่คล้ายกันจะมาถึงในเร็วๆ นี้ ในตอนนี้ ความพยายามจะต้องมีข้อมูลจำนวนมหาศาลในการประมวลผล—บวกกับการวิจัยเชิงรุกเกี่ยวกับสมองของมนุษย์กำลัง อยู่ภายใต้การถกเถียงกัน
การเชื่อมต่อของสมองอาจแตกต่างกันในแต่ละแมลงวันผลไม้ รูปแบบเดียวไม่น่าจะให้ความจริงสากลใดๆ Dustin Scheinost ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่ง Yale School of Medicine กล่าวว่า การศึกษาสมองของมนุษย์ขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างคน นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ว่าเหตุใดคนบางคนจึงพัฒนาความผิดปกติบางอย่าง ในขณะที่คนอื่นที่มีภูมิหลังและพันธุกรรมคล้ายคลึงกันไม่มี เพื่อทำความเข้าใจสาเหตุของโรคที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น
Scheinost กล่าวว่า “การปรับขนาดเป็นสัตว์ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างไรจะเป็นคำถามใหญ่
ถึงกระนั้น โมเดลแมลงวันผลไม้ก็ไม่ใช่เรื่องเล็ก ทีมงาน Janelia ทำงานมานานกว่าทศวรรษเพื่อสร้างต้นแบบให้สมบูรณ์แบบก่อนที่จะร่วมมือกับทีม Connectomics ของ Google ในปี 2014 นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อย้อมสมองของแมลงวันและหั่นเป็นแผ่นหนา 20 ไมครอน จากนั้น พวกเขาก็สแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบลำแสงไอออนแบบกำหนดเอง
การสแกนชิ้นสมองสร้างปริมาตร 3 มิติขนาด 26 ล้านล้านพิกเซล เนื้อเยื่อสมองเพียงหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตรสามารถสร้างข้อมูลได้มากกว่า 1,000 เทราไบต์
นอกจากนี้ยังใช้กำลังคนแบบเก่าอีกด้วย
โมเดลต้องใช้เวลาสองปีและหลายแสนชั่วโมงในการพิสูจน์อักษรของมนุษย์เพื่อให้แน่ใจว่ารูปร่างของเซลล์ประสาทขนาดเล็กแต่ละรูปถูกแสดงอย่างถูกต้อง นักวิจัยวิเคราะห์แบบจำลองอย่างระมัดระวังด้วยชุดหูฟัง VR และเครื่องมือแก้ไขวัตถุ 3 มิติที่กำหนดเอง
ด้วยการเปิดตัวแผนที่ Google และ Janelia ได้ให้ข้อมูลและการเข้ารหัสทางออนไลน์โดยอิสระ วัสดุโอเพนซอร์ซเหล่านี้สะท้อนถึงแนวโน้มที่กว้างขึ้นภายในวิทยาศาสตร์ Rosenberg กล่าวซึ่งช่วยส่งเสริมการพัฒนางานวิจัยเพิ่มเติม เป็นมารยาทที่เธอหวังว่าจะได้เห็นมากขึ้นในอนาคต
“ความพยายามในการทำความเข้าใจสมองและจิตใจนั้นยิ่งใหญ่มาก” เธอกล่าว “เราจะก้าวหน้าสูงสุดเมื่อเราทำงานร่วมกันและแบ่งปันสิ่งที่ค้นพบของเรา”
นักวิจัยภาคพื้นดินหวังว่าจะสามารถจัดการกับเซลล์ของมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ: ปัจจุบันมีการทดลองทางคลินิกมากกว่า 100 ฉบับของสหรัฐฯ ที่ทำการทดสอบเซลล์ต้น กำเนิดจากมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงและทดสอบเซลล์ต้นกำเนิดจากหลายแหล่งที่ทดสอบแล้วหลายร้อยเซลล์
อะไรจะเกิดขึ้นต่อไป
หลังจากการทดสอบการพิมพ์รอบถัดไปในเดือนมีนาคมนี้ Techshot จะแบ่งปันเครื่องพิมพ์ชีวภาพกับบริษัทและสถาบันวิจัยที่ต้องการพิมพ์วัสดุ เช่น กระดูกอ่อน กระดูก และเนื้อเยื่อตับ พวกเขากำลังเตรียมเครื่องพิมพ์ชีวภาพสำหรับการใช้งานเพิ่มเติมเหล่านี้ Boling กล่าว ซึ่งสามารถพัฒนาการดูแลสุขภาพโดยรวมได้
เพื่อเพิ่มความเร็วให้กับทีมงานอวกาศ ตอนนี้ Techshot กำลังสร้างโรงงานเซลล์ที่สร้างเซลล์หลายประเภทในวงโคจร เทคโนโลยีนี้สามารถลดจำนวนการส่งเซลล์ระหว่างโลกกับอวกาศ เว็บตรง
