Pesquisadores lançam o mais detalhado conectoma do cordão nervoso da mosca da fruta

Resumo:Os pesquisadores revelaram o conectoma mais abrangente do cordão nervoso da mosca da fruta adulta, análogo à medula espinhal humana, fornecendo um recurso excepcional para a comunidade científica.

O conectoma, construído com cerca de 23.000 neurônios, revela a intrincada rede que controla as funções motoras da mosca. Novos insights já surgiram a partir dos dados, desafiando as teorias anteriores sobre o movimento das moscas.

Essa conquista não apenas avança a compreensão da neurologia da mosca-das-frutas, mas também serve como modelo para projetos futuros semelhantes.

Fatos principais:

Fonte:Janelia Research Campus

Já este ano, os pesquisadores divulgaram um diagrama de fiação do cérebro larval da mosca da fruta. Os conectomas do cérebro completo da mosca adulta e do lobo óptico são esperados em 2023, com o conectoma completo do sistema nervoso da mosca masculina em breve.

Em 6 de junho, os cientistas e colaboradores de Janelia nos EUA e no Reino Unido adicionaram outra peça ao quebra-cabeça do conectoma com a revelação do diagrama de fiação do cordão nervoso masculino adulto, apelidado de MANC.

O conectoma, um esforço conjunto da equipe do projeto FlyEM de Janelia e colaboradores, é detalhado em pré-impressões no bioRxiv e está disponível gratuitamente para pesquisadores em todo o mundo através dos sites da Janelia.

Com cerca de 23.000 neurônios, 10 milhões de sítios pré-sinápticos e 74 milhões de densidades pós-sinápticas, o MANC é o conectoma mais profundo e completo de um cordão nervoso de mosca-das-frutas adulta - uma estrutura análoga à medula espinhal humana que controla a maior parte das funções motoras da mosca.

Os detalhes sem precedentes neste mapa de neurônios e suas conexões ajudarão os cientistas a descobrir como uma mosca move suas pernas ou bate suas asas.

Se os 23.000 neurônios que compõem o conectoma MANC fossem colocados de ponta a ponta, eles se estenderiam por cerca de 44 metros.

As pré-impressões lançadas juntamente com os dados do conectoma descrevem os diferentes tipos de células, suas origens e conexões, e os insights biológicos que começam a emergir dos dados. A mosca da fruta é um organismo-chave que os neurocientistas usam para investigar como o sistema nervoso funciona, portanto, ter conectomas é fundamental para descobrir como as células trabalham juntas para permitir o comportamento.

"Uma vez que você pode ver uma rede inteira, você pode começar a fazer grandes perguntas organizacionais", diz Gwyneth Card, investigadora de HHMI no Instituto Zuckerman da Universidade de Columbia e ex-líder do grupo Janelia, que ajudou a liderar o projeto.

O MANC e os outros conectomas sendo lançados seguem os passos do conectoma do hemicérebro lançado pelos cientistas de Janelia em 2020. Na época, o hemicérebro - uma parte do cérebro da mosca adulta - era o maior e mais abrangente diagrama de fiação já concluído, mostrando que uma façanha que muitos achavam impossível poderia ser realizada.

A liberação do hemicérebro levou a um apoio adicional e interesse nos esforços do conectoma. Os pesquisadores agora estão preenchendo as peças que faltam no hemicérebro, e o objetivo de mapear todo o sistema nervoso central de uma mosca-das-frutas adulta masculina e feminina está ao alcance.

"Este trem vai continuar rolando", diz Card. "Você está apenas vendo o começo."

O conectoma MANC foi construído usando métodos semelhantes aos usados ​​para mapear o hemicérebro, com a equipe de Janelia preparando a amostra do cordão nervoso e camada de imagem após camada de fatias de nanômetros de espessura em microscópios eletrônicos de varredura de feixe de íons focados. Os algoritmos e computadores do Google juntaram as imagens e fizeram uma primeira tentativa de identificar os neurônios.

Em seguida, uma equipe de Janelians e colaboradores começou a revisar os dados – um esforço manual para garantir que a forma e a conectividade dos neurônios estivessem corretas e uma das partes mais demoradas do processo. Por causa da pandemia do COVID-19, a equipe desenvolveu um software para funcionar em computadores domésticos. Isso, juntamente com o financiamento adicional do Wellcome Trust, significava que os colaboradores internacionais poderiam ajudar com mais facilidade no esforço.