Una década después, los científicos revelaron el cerebro de la mosca con sorprendente detalle.

El cerebro de una mosca de la fruta es más pequeño que una semilla de amapola, pero encierra una enorme complejidad en ese pequeño espacio. Más de 140.000 neuronas están unidas por más de 490 pies de cable, tan largo como cuatro ballenas azules colocadas de un extremo a otro.

Cientos de científicos han establecido estas conexiones con sorprendente detalle en una serie de artículos de investigación. publicado Miércoles en la Naturaleza. El diagrama de cableado será de gran ayuda para los investigadores que han estudiado el sistema nervioso de la especie de mosca Drosophila melanogaster durante generaciones.

Anteriormente, el pequeño gusano era el único animal adulto Su cerebro fue completamente reconstruido, quedando sólo 385 neuronas en todo su sistema nervioso. El nuevo mapa de moscas es «la primera vez que tenemos un mapa completo de cualquier cerebro complejo», dijo Mala Murthy, neurobióloga de la Universidad de Princeton que ayudó a liderar el esfuerzo.

Otros investigadores dijeron que analizar los circuitos del cerebro de la mosca revelará principios que se aplican a otras especies, incluidos los humanos, cuyos cerebros contienen 86 mil millones de neuronas.

En un nuevo estudio, los investigadores abordan el misterio de cómo las señales sensoriales fluyen a través del cerebro y lo incitan a emitir órdenes. Crearon una simulación por computadora del cerebro completo de la mosca. Cuando se presentan sabores simulados, el cerebro artificial produce señales para sacar la lengua.

Sebastian Seung, otro líder del proyecto en la Universidad de Princeton, dijo que las simulaciones le recordaron las especulaciones de larga data sobre cómo la «carga mental» podría permitirnos transferir nuestros cerebros a las computadoras.

“La carga de cerebros solía ser ciencia ficción, pero la carga de cerebros (al menos para la mosca) ahora es ciencia convencional”, dijo el Dr. Seung.

El mapeo comenzó en 2013, cuando Duffy Bock, un neurocientífico que entonces trabajaba en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes en Virginia, y sus colegas sumergieron el cerebro de una mosca adulta en un baño químico, convirtiéndolo en una masa sólida. Cortaron una capa exquisitamente delgada de la parte superior de la masa y usaron un microscopio para tomarle fotografías.

Luego, los científicos quitaron otra capa y tomaron una nueva fotografía. a Captura todo el cerebroFilmaron 7.050 clips y produjeron alrededor de 21 millones de imágenes.

El Dr. Seong y sus colegas también desarrollaron un software para interpretar estas imágenes. Programaron computadoras para reconocer secciones transversales de neuronas en cada imagen y apilarlas en formas de células tridimensionales.

Las computadoras a veces cometen errores, como crear dos neuronas que pasan directamente una a través de la otra. Un equipo de expertos y entusiastas de la mosca de la fruta examinó el mapa y corrigió sus errores.

A los científicos les llevó más de una década producir el primer Modelo de alta resolución Del cerebro de una mosca. Basándose en las diferentes formas de las neuronas, Gregory Jeffress, neurocientífico de la Universidad de Cambridge, y sus colegas clasificaron las células en… 8.453 especies distintasEsto lo convierte en el mayor catálogo de tipos de células de cualquier cerebro. (Los científicos han identificado sólo 3.300 tipos de células en el cerebro humano).

Al rastrear las neuronas a lo largo del mapa, la Dra. Murthy y sus colegas pudieron recopilar pistas sobre lo que hacen estos diferentes tipos de células.

Algunos tipos de neuronas, por ejemplo, le dicen a las moscas que caminen. para detenerse. Los investigadores descubrieron que un circuito detiene a la mosca bloqueando sus órdenes de caminar, mientras que el segundo circuito detiene a la mosca fortaleciendo las articulaciones de sus patas.

Philip Chiu y sus colegas de la Universidad de California, Berkeley, utilizaron el mapa para construir un modelo. El cerebro de una mosca virtualdonde las neuronas simuladas pasan señales a las células conectadas.

El equipo del Dr. Chiu probó el cerebro simulado observando cómo respondía a la comida. La probóscide en forma de lengua de la mosca está cubierta de células nerviosas sensibles al azúcar. Los investigadores lo activaron y observaron las señales fluir a través del cerebro de la mosca.

El cerebro simulado hizo lo que hace un cerebro real: ordenó que saliera la probóscide para que la mosca pudiera comer. Si la hipotética mosca prueba el azúcar sólo en el lado derecho de su probóscide, el cerebro envía órdenes para doblarla hacia la derecha.

Anita Devineni, experta en moscas de la fruta de la Universidad Emory que no participó en el proyecto, dijo que confiaba en el nuevo recurso para planificar nuevos experimentos. «Usamos esto en todo lo que hacemos», dijo.

La Dra. Murthy y sus colegas esperan utilizar el mapa de la mosca para descubrir las reglas básicas de cerebros complejos, como por ejemplo cómo el cableado de las neuronas permite que las señales se propaguen rápidamente por todo el cerebro. Pero también se dan cuenta de que es posible que cerebros más grandes no sigan las mismas reglas.

Ahora los investigadores se proponen desarrollar un mapa más ambicioso: Cerebro de ratónque contiene aproximadamente 1.000 veces más neuronas que una mosca.

Completar el mapa de las moscas podría ayudar a acelerar el proyecto del cerebro del ratón, afirmó Hongkui Zheng, neurocientífico del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle, que no participó en el proyecto. El Dr. Zeng dijo que tales mejoras son necesarias para completar el nuevo mapa de nuestras vidas.

«Cualquier mejora puede marcar una gran diferencia», afirmó el Dr. Zeng. «No podemos esperar 10.000 años».