科学家的大脑地图线虫

研究人员绘制大脑的物理组织的微观土壤生物线虫秀丽隐杆线虫,创建一个新的模型架构的动物的大脑如何处理信息。

令人意外的是,他们发现变异很大程度上在一些神经的结构电路或个人蠕虫途径补充一组核心的神经回路常见不同的动物。

科学家说,蠕虫的大脑可能会有更多的共同点比之前认为的更大的动物。

由利兹大学的神经科学家与纽约爱因斯坦医学院的研究人员,大脑地图显示不同的空间区域支持不同的路由信息的专用电路大脑在采取行动之前,信息集成。

大脑研究多尺度地图来自全脑体积reconstructions-is今天(2月24日)发表在《科学》杂志上自然。

秀丽隐杆线虫线虫食细菌中发现腐烂的植物在你的花园。他们只有大约一毫米长度和人的头发一样薄。

成年蠕虫正好有302细胞人脑的神经系统比较,有大约1000亿个细胞。但是几乎三分之二的蛔虫神经细胞头地区形成一个环,使成千上万的相互连接。

这种“大脑”是动物的控制中心,在大部分的传感和决策。

尽管大脑非常紧凑,动物显示一系列复杂的行为,了解其大脑和神经科学家感兴趣了几十年。先前的研究已经创建了“线路图”神经细胞之间的连接。

然而,这一最新研究首次提供完整的空间坐标电路图。

内特·科恩教授计算利兹大学的神经学家,谁监督的研究,说:“大脑需要组织信息流控制动物的行为。但是大脑的结构和功能相关是一个开放的问题。提供的空间表示电路的模块化结构允许我们发现这种动物的大脑。”

创建大脑地图

研究人员利用遗留的电子显微镜图像的成人和青少年的大脑线虫。这些图像显示个人大脑细胞或神经元,允许研究人员绘制组织蠕虫的神经回路,从单个细胞水平到整个大脑的大型建筑。

大脑的结构

科学家们发现已知的神经回路和大脑的途径,如导航神经回路的动物会使用遵循气味和口味来寻找食物。另一个电路被认为促进mechano-sensation,所以它会感到它扭动的方式通过土壤或如果它是包围细菌。

他们的理论是,信息处理在蠕虫的大脑通过“层”。事实上,类似的分层架构中人类的大脑。信息流从感官细胞开始,应对环境。例如,细菌细胞可能意义上的细菌,但它们正确的喂了什么他们闻起来像“正确”的细菌?答案需要集成来自多个感官的信息被发送到命令之前的大脑区域的行动。

科恩教授说:“大脑地图揭示了一个非常优雅的结构来支持信息流通过蠕虫的大脑和更复杂的比传统的观点,遵循一个简单的动物刺激反应路径。

“地图显示融合不同的神经电路和这使得蠕虫将所有不同的线索是接收通过其感官细胞和协调响应。”

大脑结构的变化

在他们的研究中,研究人员惊奇地发现个体变异的程度在蠕虫的大脑。

C线虫是生物学中研究最多的动物之一。在蠕虫的生命,它的细胞分裂和生长遵循严格的蓝图是观察整个物种。但当涉及到大脑细胞,似乎有高度的变化的方式接触形成的脑细胞邻近细胞产生神经回路。

利用数学和计算机模型,科学家们能够分辨这些连接可能形成“核心”电路在一个人口众多的动物,和那些似乎是个体之间的变量。

克里斯托弗Brittin博士前利兹大学的博士生和第一作者在纸上表示:“这项工作提出了有趣的问题甚至看似简单的神经系统是如何能够适应核心和个性化的脑电路。”

科学家发现,只有大约一半的蠕虫的大脑线路是相似,另外一半显示变化。

科恩教授补充说:“这个发现对我们来说是非常激动人心的。首先,这表明蠕虫的大脑有更多的共同点与高等动物的大脑比我们知道或预期,蠕虫和经验教训可以帮助我们了解大脑更普遍。”

变量连接可能支持个性,大脑的冗余和适应性动物面对挑战,危险的和不断变化的环境。