Wetenschappers hebben voor het eerst het volledige brein van een fruitvlieg in kaart gebracht. Het is de meest complexe kaart van een dierenbrein tot nu toe. Volgens de wetenschappers kan het onderzoek ons veel leren over hoe onze eigen hersenen werken.
Brein van fruitvlieg voor het eerst volledig in kaart gebracht, belangrijke stap voor onderzoek naar menselijke hersenziekten
Andrei Stiru
Gepubliceerd:
De wetenschappers hebben een zogenoemd ‘connectoom’ opgesteld, een gedetailleerde kaart van alle hersencellen en de verbindingen ertussen, van het brein van een volwassen fruitvlieg. Dat zijn er heel wat. Het brein van de fruitvlieg bevat bijna 140.000 neuronen (zenuwcellen, red.), die onderling met meer dan 50 miljoen synapsen (de contactpunten tussen neuronen, red.) verbonden zijn.
Dit is het meest complexe connectoom dat tot nu toe is samengesteld. Vorig jaar wisten wetenschappers de hersenen van een fruitvlieglarve in kaart te brengen . Die hersenen bevatten slechts 3.000 neuronen en ruim een half miljoen synapsen. In 2019 werd ook een connectoom van het brein van de rondworm Caenorhabditis elegans gemaakt, dat 302 neuronen telt.
Wat is er te zien?
In de neurale kaart valt op dat het vliegenbrein grotendeels is toegespitst op zicht. Meer dan de helft van de rekenkracht is hieraan gewijd. Dat is op zich geen nieuwe informatie, maar tot nu toe was nog niet bekend hoe de verschillende delen van het brein met elkaar verbonden waren. Ook de regio’s en de verbindingen die gebruikt worden om te vliegen, te stappen en zich te oriënteren, zijn in kaart gebracht.
Wat verder opvalt, is dat neuronen die gebruikt worden om te zien, vaak ook een rol spelen bij andere zintuigen, zoals het gehoor of voelen. "Het is verbluffend hoe onderling verbonden de hersenen zijn", zegt onderzoeker Mala Murthy in een persbericht .
Hoe gingen de onderzoekers te werk?
Het in kaart brengen van het vliegenbrein was geen sinecure. Eerst moesten de wetenschappers het brein van een fruitvlieg in zo’n 7.000 plakken snijden. Elk van die plakken was slechts 40 nanometer dik, zo’n 2.000 keer dunner dan een mensenhaar.
Vervolgens werden deze plakken gescand, wat zo’n 21 miljoen beelden opleverde. Deze beelden werden vervolgens met behulp van kunstmatige intelligentie geanalyseerd om een driedimensionale kaart op te stellen. Daarna moesten wetenschappers handmatig uitzoeken welke functie elke individuele hersencel vervult en hoe die verbonden is met de rest van het brein.
Onderzoek naar hersenaandoeningen
Het is de eerste keer dat het brein volledig in kaart is gebracht van een dier dat kan stappen, vliegen en zien. Dat is belangrijk, want fruitvliegen delen zo’n 60 procent van hun DNA met de mens. Om deze reden worden ze vaak gebruikt in laboratoria om onderzoek te doen naar neurale aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer.
Dit connectoom kan dan ook een grote rol spelen in toekomstig onderzoek naar hersenaandoeningen bij de mens. Om dit te bevorderen, hebben de onderzoekers alle data van het project openbaar gemaakt . Philipp Schlegel, een van de onderzoekers die aan het project werkten, vertelde aan de BBC dat hij door dit project "een lawine aan ontdekkingen" verwacht in de komende jaren.
Menselijk connectoom nog niet voor meteen
Hoewel het connectoom een grote stap vooruit betekent en de vooruitgang snel gaat, zal het wellicht nog enige tijd duren voordat het menselijke brein op dezelfde manier volledig in kaart gebracht kan worden. De menselijke hersenen bevatten naar schatting tussen de 80 en 100 miljard neuronen, en het aantal synapsen kan oplopen tot meer dan 100 biljoen (100.000 miljard).
De wetenschappers zien het project desalniettemin als een belangrijke stap richting een beter begrip van hoe het menselijk brein functioneert. Een volledig connectoom van de menselijke hersenen mogen we volgens de wetenschappers pas binnen zo’n 30 jaar verwachten.
