Harvard-მა და Princeton-მა ხილის ბუზის ნერვული სისტემის თითოეული ნეირონი დაამაპეს

Harvard Medical School-ისა და Princeton University-ის ხელმძღვანელობით საერთაშორისო ჯგუფმა გამოაქვეყნა ხილის ბუზის ცენტრალური ნერვული სისტემის პირველი სრული კონექტომი, რომელმაც დაამაპა დაახლოებით 160 000 ნეირონი და მათი ყველა სინაფსური კავშირი.eurekalert
კვლევამ, რომელიც კვირას Nature-ში გამოქვეყნდა, აჩვენა, რომ მოტორული კონტროლი განაწილებულია სხეულის ნაწილებში არსებულ ადგილობრივ ნერვულ წრედებში და არა ცენტრალური ტვინის კვანძის მიერ მართული.eurekalert
სრული კონექტომი თავისუფლად არის ხელმისაწვდომი ონლაინ და მკვლევარები ამბობენ, რომ არქიტექტურამ შესაძლოა გაკვეთილები შესთავაზოს ხელოვნური ინტელექტისა და რობოტიკის განვითარებას.harvard

Harvard-მა და Princeton-მა ხილის ბუზის ნერვული სისტემის სრული რუკა შეადგინეს

Harvard Medical School-ისა და Princeton University-ის ხელმძღვანელობით დიდმა საერთაშორისო ჯგუფმა გამოაქვეყნა ზრდასრული ხილის ბუზის ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში ყველა ნეირონული კავშირის პირველი სრული გაყვანილობის დიაგრამა — ეტაპი, რომელიც ცხადყოფს, რომ მოტორული კონტროლი ფუნქციონირებს განაწილებული ადგილობრივი წრედების მეშვეობით და არა ცენტრალიზებული ტვინის სამეთაურო ცენტრით.

სრული ნერვული გეგმა

ნაშრომი, რომელიც 8 ივნისს Nature-ში გამოქვეყნდა სათაურით „განაწილებული კონტროლის წრედები ტვინისა და ზურგის ტვინის კონექტომის მასშტაბით“, აერთიანებს ადრე გამოქვეყნებულ ტვინის კონექტომს ხილის ბუზის ნერვული კვანძის — მისი ზურგის ტვინის ეკვივალენტის — ახლად დასრულებულ რუკასთან, რათა შეიქმნას დაახლოებით 160 000 ნეირონისა და მათი ყველა სინაფსური კავშირის ერთიანი დიაგრამა.eurekalert

„ჩვენ პირველად ვხედავთ ყველა ნეირონს და მათ კავშირებს, როგორც სრულ ერთეულს და შეგვიძლია ვიკითხოთ: „რა ვისწავლეთ ამით?““, — თქვა თანაავტორმა რეიჩელ უილსონმა, Harvard Medical School-ის Blavatnik Institute-დან.harvard

პროექტი ორი ძალისხმევის შერწყმიდან გაიზარდა: FlyWire Consortium-ის 2024 წლის ტვინის კონექტომი, რომელსაც პრინსტონში მალა მურთი და სებასტიან სეუნგი ხელმძღვანელობდნენ, და ნერვული კვანძის კონექტომი, რომელიც შემუშავდა Harvard Medical School-ის თანაავტორ ვეი-ჩუნგ ალენ ლის ლაბორატორიაში. გაერთიანებული მონაცემთა ნაკრები, რომელიც ცნობილია როგორც BANC (ტვინი და ნერვული კვანძი), აიგო ერთი ხილის ბუზის ათასობით სერიული განყოფილების შექმნით, მათი ელექტრონული მიკროსკოპიით გამოსახვით და ხელოვნური ინტელექტის გამოყენებით მილიონობით სურათის თანმიმდევრულ სამგანზომილებიან რუკად აწყობით.eurekalert

განაწილებული კონტროლი და არა ცენტრალური მეთაურობა

კვლევის ცენტრალური აღმოჩენა უარყოფს ნეირომეცნიერებაში დიდი ხნის არსებულ ვარაუდს. ნაცვლად იმისა, რომ ტვინში არსებული ცენტრალიზებული კონტროლერი მართავდეს ცხოველის ქმედებებს, ხილის ბუზში მოტორული კონტროლი ძირითადად ადგილობრივ დონეზე ფუნქციონირებს — მაგალითად, ბუზის ფეხის მოძრაობა ძირითადად იმ ფეხისთვის მიძღვნილი ნერვული წრედებით იმართება, რომლებიც შემდეგ კოორდინაციას უწევენ სხვა კიდურების წრედებს, რათა წარმოქმნან რთული ქცევები, როგორიცაა სიარული.harvard

„ჩვენი დასკვნები მიუთითებს, რომ ქმედებების კონტროლი მაღალგანაწილებულია ადგილობრივ მოდულებში, რომლებიც სხვადასხვა გზით უკავშირდებიან და მუშაობენ ერთად“, — თქვა თანაავტორმა ალექსანდრე ბეიტსმა.eurekalert

შედეგები ხელოვნური ინტელექტისთვის, რობოტიკისთვის და მის მიღმა

მთელი კონექტომი თავისუფლად არის ხელმისაწვდომი ონლაინ და მკვლევარები პარალელებს ავლებენ ადამიანის გენომის პროექტთან, როგორც ღია რესურსთან ფართო გამოყენებით. თანაავტორმა ჰელენ იანგმა აღნიშნა, რომ მოწინავე ხელოვნური ინტელექტის სისტემებსაც კი არ შეუძლიათ ხილის ბუზის ქცევითი რეპერტუარის რეპლიკაცია: „შეიძლება არსებობდეს გაკვეთილები ხელოვნური ინტელექტისთვის იმის შესახებ, თუ როგორ არის ორგანიზებული ნერვული სისტემა“.harvard

ნაშრომს მხარი დაუჭირეს აშშ-ის BRAIN ინიციატივამ, ჯანმრთელობის ეროვნულმა ინსტიტუტებმა და მეცნიერების ეროვნულმა ფონდმა. ლი ახლა იკვლევს, არსებობს თუ არა მსგავსი განაწილებული კონტროლი თაგვებში — კითხვა, რომელიც პირდაპირ კავშირშია ძუძუმწოვრების ნერვული სისტემების გაგებასთან.eurekalert