Ima mozak velik kao glava pribadače, ali krije nevjerojatnu tajnu. Znanstvenici su prvi put do posljednje veze mapirali mozak muškog primjerka vinske mušice i usporedili ga sa ženskim. Rezultati bi mogli pomoći u razumijevanju agresije, udvaranja, pa čak i poremećaja poput autizma i shizofrenije.
Znanstvenici su prvi put uspjeli detaljno usporediti mozgove muške i ženske vinske mušice te otkriti kako male razlike u njihovom neuronskom „ožičenju” mogu dovesti do velikih razlika u ponašanju. Istraživački tim sa Sveučilišta u Cambridgeu izradio je iznimno detaljnu 3D kartu mozga mužjaka vinske mušice, analizirajući svih 124 milijuna veza između živčanih stanica, prenosi BBC. Isti je postupak za ženku napravljen prije dvije godine.
Iako bi se na prvi pogled moglo činiti da bi takva usporedba mogla objasniti razlike između muškaraca i žena, znanstvenici upozoravaju da to nije cilj istraživanja. Ljudski mozak i ljudsko ponašanje neusporedivo su složeniji.
Čini se da bi upravo ovaj sićušni kukac mogao otvoriti vrata boljem razumijevanju načina na koji geni utječu na ponašanje.
Mozak veličine glave pribadače, a složeniji od umjetne inteligencije
Mozak vinske mušice velik je otprilike kao glava pribadače, ali njegova je struktura izuzetno složena.
Znanstvenici su mozak podijelili na 66 dijelova, a svaki je dio višestruko skeniran kako bi se dobila što preciznija slika živčanih stanica i njihovih međusobnih veza.
Potom su sve informacije spojene u trodimenzionalnu kartu mozga i živčanog sustava te uspoređene s ranije izrađenom kartom ženskog mozga.
Rezultat je pokazao nešto iznenađujuće: oko 95 posto stanica nalazi se i u muškom i u ženskom mozgu.
Razlike postoje u samo oko pet posto stanica i njihovih veza – ali upravo tih nekoliko postotaka može biti dovoljno za vrlo različita ponašanja.
Mala promjena u mozgu, velika promjena u ponašanju
Jedan od primjera je udvaranje.
Mužjak vinske mušice prati ženku dok se kreće, a istraživači su pronašli neuronske krugove povezane s tom sposobnošću. U muškom mozgu postoje dodatne veze koje mu omogućuju bolje vizualno praćenje ženke.
Još izraženije razlike pronađene su u sustavima povezanima s agresijom.
Mužjaci se češće bore, pa njihov mozak ima znatno više neuronskih veza povezanih s takvim ponašanjem nego mozak ženke.
A tu je i ono što bi se moglo nazvati – ljubavnom pjesmom.
Mužjak „pjeva” ljubavnu pjesmu i sve ovisi o pravilnom ožičenju
Tijekom udvaranja mužjak proizvodi specifičan zvuk vibriranjem krila.
Za to postoji poseban neuronski sklop koji je karakterističan za mužjake. Ako je sve povezano kako treba, mužjak može proizvesti pjesmu koja privlači ženku.
Ako joj se pjesma ne svidi, posljedice mogu biti prilično neugodne.
Kako je za BBC objasnio jedan od autora istraživanja, ženka može odbiti mužjaka i doslovno ga „udariti nogom u lice”.
Upravo takvi primjeri znanstvenicima omogućuju da vide kako promjene u strukturi mozga mogu biti povezane s konkretnim ponašanjem.
Dva gena bila su poznata ali nedostajala je karika između gena i ponašanja
Znanstvenici već godinama znaju za dva ključna gena povezana s agresijom, udvaranjem i proizvodnjom zvuka kod vinskih mušica.
Ono što nisu mogli vidjeti bilo je što se događa između gena i ponašanja.
Sada imaju priliku promatrati upravo taj međukorak, kako određeni geni utječu na oblikovanje neuronskih veza u mozgu, a zatim kako te veze utječu na ponašanje.
To je, prema istraživačima, jedan od najvažnijih rezultata cijelog projekta.
„Imate samo jednu neovisnu varijablu spol i tada možete vidjeti što se razlikuje. To je znanstvenikov san”, objasnila je Isabella Beckett, jedna od vodećih autorica istraživanja.
Kakve ovo ima veze s ljudima?
Iako mozak vinske mušice nije ljudski mozak, znanstvenici smatraju da bi njegovo detaljno proučavanje moglo pomoći u razumijevanju mnogo složenijih pitanja.
„Kako mozak omogućuje ponašanje?” jedno je od temeljnih pitanja biologije.
Već desetljećima znanstvenici znaju da geni imaju važnu ulogu u ponašanju, ali puno je manje jasno kako točno ostvaruju taj utjecaj.
Jedno od mogućih objašnjenja jest upravo neuronsko „ožičenje”: geni sudjeluju u oblikovanju strukture mozga, a ta struktura zatim utječe na način na koji organizam reagira i ponaša se.
Kako piše BBC, usporedba mozgova muških i ženskih muha znanstvenicima daje novi način za proučavanje upravo te veze, od gena, preko neuronskih veza, sve do ponašanja.
Gregory Jefferis sa Sveučilišta u Cambridgeu i Laboratorija za molekularnu biologiju britanskog Medical Research Councila usporedio je ovaj napredak s izumom snažnog teleskopa koji je čovječanstvu omogućio da mnogo bolje proučava svemir.
„Imamo nevjerojatne stvari u svojim glavama koje nam omogućuju da radimo nevjerojatne stvari, poput sviranja sonate ili rješavanja znanstvenog problema”, rekao je Jefferis za BBC. Novo istraživanje, smatra, moglo bi pomoći u razumijevanju načina na koji ti sustavi funkcioniraju.
Moglo bi pomoći i u istraživanju autizma i shizofrenije
Jedan od potencijalno najvažnijih smjerova istraživanja odnosi se na ljudske bolesti i poremećaje kod kojih genetika ima važnu ulogu.
Brojne genetske varijante već su povezane sa shizofrenijom i poremećajima iz spektra autizma, ali znanstvenici još uvijek ne razumiju u potpunosti kako te genetske promjene utječu na mozak i ponašanje.
Detaljne „karte” neuronskih veza kod vinske mušice mogle bi pomoći u otkrivanju općih principa prema kojima geni oblikuju mozak.
To ne znači da će znanstvenici iz mozga muhe izravno „pročitati” ljudsko ponašanje. Umjesto toga, riječ je o pokušaju razumijevanja osnovnih pravila prema kojima se živčani sustav razvija i organizira.
Od mozga muhe do umjetne inteligencije
Istraživači vjeruju da bi ovakve detaljne mape mozga mogle imati primjenu i izvan medicine.
Jedno od područja koje bi moglo imati koristi je razvoj umjetne inteligencije.
Ljudski mozak iznimno je učinkovit u obradi informacija, dok današnji računalni sustavi za mnoge zadatke zahtijevaju goleme količine energije i računalne snage.
Jefferis smatra da bi budući razvoj učinkovitije umjetne inteligencije mogao zahtijevati više inspiracije iz biologije – odnosno iz stvarnih načina na koje su živčane stanice povezane.
Neki istraživači već pokušavaju neuronske mreže temeljiti na strukturi mozga vinske mušice kako bi provjerili može li takav pristup poboljšati učenje i upravljanje umjetnim sustavima.
„Novi teleskop” za istraživanje mozga
Projekt je okupio znanstvenike iz više institucija, uključujući Sveučilište u Cambridgeu, HHMI Janelia Research Campus, Google Research i Champalimaud Foundation.
Njihov rad pokazuje koliko se neuroznanost promijenila: znanstvenici više ne moraju promatrati samo pojedinačne dijelove mozga, nego mogu početi rekonstruirati goleme mreže neuronskih veza i proučavati ih gotovo vezu po vezu.
A upravo bi usporedba dvaju naizgled vrlo sličnih mozgova mogla otkriti kako relativno male promjene u neuronskom „ožičenju” proizvode velike promjene u ponašanju.
Mozak vinske mušice možda je malen, ali pogled koji pruža na način funkcioniranja živčanog sustava mogao bi biti golem.
