دانشمندان پیچیده‌ترین نقشه از اتصالات عصبی مغز حشرات را ایجاد کردند

هرچند محققان تاکنون موفق به درک ساختار مغز و همچنین ترسیم جزئیات مربوط به آن شده‌اند، اما هنوز دقیقاً نمی‌دانند که داده‌ها چگونه توسط آن پردازش می‌شود و برای اطلاع از آن، باید یک نقشه دقیق از مغز ایجاد شود. اکنون دانشمندان دقیقاً چنین نقشه‌ای را برای پیشرفته‌ترین موجود جهان ایجاد کرده‌اند: لارو مگس میوه.

نقشه تهیه‌شده توسط دانشمندان که «کانکتوم» نامیده می‌شود، 3016 نورون و 548000 سیناپس حشره را به‌صورت شکل هندسی نشان می‌دهد. این نقشه به محققان کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه کنترل رفتار، یادگیری و عملکرد بدن توسط مغز حشرات و حیوانات داشته باشند. این کار حتی می‌تواند الهام‌بخش شبکه‌های هوش مصنوعی پیشرفته باشد.

پروفسور «مارتا زلاتیک» از آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC می‌گوید:

«تا این لحظه ما ساختار هیچ مغزی به‌جز کرم الگانس، قورباغه و لارو یک کرم حلقوی دریایی را ندیده‌ایم که همه آن‌ها شامل چند صد نورون می‌شوند. این یعنی علوم اعصاب عمدتاً بدون نقشه مداری کار می‌کند. بدون اطلاع از ساختار مغز، ما در مورد نحوه اجرای محاسبات حدس می‌زنیم. اما اکنون می‌توانیم به درک مکانیکی از نحوه عملکرد مغز دست پیدا کنیم.»

برای ساخت این نقشه، این تیم هزاران برش از مغز لارو را با یک میکروسکوپ الکترونی اسکن کردند، سپس آن‌ها را در یک نقشه دقیق ادغام کرده و تمام اتصالات عصبی را حاشیه‌نویسی کردند. سپس آن‌ها از ابزارهای محاسباتی برای شناسایی مسیرهای احتمالی جریان اطلاعات و انواع «نقوش مدار» در مغز حشره استفاده نمودند. آن‌ها حتی متوجه شدند که برخی از ویژگی‌های ساختاری آن شباهت زیادی به معماری پیشرفته یادگیری عمیق دارد.

به‌عنوان گام بعدی، دانشمندان ساختارهای مورد استفاده برای عملکردهای رفتاری مانند یادگیری و تصمیم‌گیری را بررسی خواهند کرد و فعالیت اتصالات عصبیِ مغز را در هنگام انجام برخی فعالیت‌های خاص توسط حشره را تجزیه‌و‌تحلیل خواهند کرد. همچنین درحالی‌که لارو مگس میوه یک حشره ساده است، محققان انتظار دارند تا در آینده بتوانند الگوهای مشابهی را در حیوانات دیگر پیدا کنند.