昆虫の脳全体の地図が初めて完成

米国のジョンズ・ホプキンス大学と英国のケンブリッジ大学が率いる国際チームは、これまでで最も進んだ昆虫の脳地図を完成させ、ショウジョウバエの幼虫の脳内のあらゆる神経接続を初めて描写した。これは神経科学の分野における画期的な成果であり、科学者が思考のメカニズムを真に理解することに近づき、将来の脳研究を支援し、新しい機械学習アーキテクチャに刺激を与えます。研究成果は９日、科学誌「サイエンス」に掲載された。

シナプス分解能電子顕微鏡を使用して再構築された昆虫の脳内のニューロンの完全なセット。画像提供: ジョンズ・ホプキンス大学/ケンブリッジ大学

1970年代から、人類は最初の実験対象として線虫を用いて脳の地図を作成する作業を開始し、最終的に部分的な地図を作成してノーベル賞を受賞しました。それ以来、コネクトームの一部は、ショウジョウバエ、マウス、さらには人間を含む多くのシステムでマッピングされてきました。しかし、これらの再構成は通常、脳全体のごく一部を表すに過ぎず、包括的なコネクトームは、回虫、ホヤの幼生、海洋環形動物の幼生など、体内に数百から数千のニューロンを持つ少数の小さな種についてのみ生成されています。

研究チームによって生成されたキイロショウジョウバエの幼虫のコネクトームは、これまでに完成した昆虫の全脳マップの中で最も完全かつ広範囲にわたるものです。これは 3,016 個のニューロンとそれらの間の 548,000 個の接続で構成されています。

ニューロンが点として表され、接続性がより類似したニューロンがより近くに描画される接続性を示すグラフ。線はニューロン間の接続を表します。図の枠線はニューロンの形態の例を示しています。画像提供: ジョンズ・ホプキンス大学/ケンブリッジ大学

研究チームが意図的にミバエの幼虫を選んだのは、昆虫としてはこの種が人間と多くの基本的な生物学的特徴を共有しているからだ。同時に、豊かな学習および意思決定行動も備えており、神経科学において最も有用なモデル生物の 1 つとなっています。実用上、研究者は比較的コンパクトな脳を画像化し、妥当な時間枠内でその回路を再構築することもできます。

出典：科技日報