Forskere har kortlagt hel insekt-hjerne i hidtil usete detaljer
Efter mere end 12 års arbejde har forskere lavet den hidtil mest detaljerede og komplekse kortlægning af nervecellerne i en hel hjerne.
Det tog cirka forskerne en dag at fotografere hver eneste nervecelle i hjernen på bananflue-larven.
De kan blive mellem 4 og 5 millimeter lange og har en hjerne mindre end størrelsen på et birkes.
På trods af deres lille størrelse er bananfluer og deres larver fast inventar i laboratorier verden over på grund af deres komplekse, men kompakte, hjerner og deres biologiske ligheder med mennesker.
Nu er det lykkedes forskere fra England, USA og Tyskland at lave en en fuldkommen kortlægning af hver eneste nervecelle og forbindelse i hjernen på en bananflue-larve i den mest komplette model nogensinde.
Kortet over bananflue-larvens hjerne består af intet mindre end 3016 nerveceller og 548.000 forbindelser mellem nerveceller, også kaldet synapser.
Det første forsøg på at kortlægge en komplet dyrehjerne begyndte allerede i 1970'erne, hvor forskere brugte hele 14 år på at lave et delvist kort over en rundorms neuroner og endda vandt Nobelprisen for deres anstrengelser.
Siden har andre forskere lavet delvise kortlægninger af forbindelserne i hjernerne på fluer, mus og endda mennesker. Men modellerne viser typisk kun en brøkdel af hele det avancerede organ.
Kun tre organismer har tidligere fået alle hjerne-forbindelser kortlagt: En søpung i larvestadiet og to forskellige orme. Og deres hjerner bestod kun af nogle få hundrede nerveceller.
I den nye undersøgelse ville forskerne fra John Hopkins University undersøge og forstå en mere avanceret hjerne som bananfluens, der både har en overskuelig størrelse og samtidig kan udføre komplekse opgaver, som fx at afveje risici.
Sådan bliver bananfluer født
Efter parringen lægger hunfluen op til 400 æg i små klynger, fx på rådden frugt.
Efter 15-24 timer bryder små larver ud af æggene.
Larverne vokser og skifter hud to gange i løbet af de næste to dage.
De store larver bruger to til tre dage på at spise sig tykke.
Larverne forpupper sig og bruger 3,5 til 4,5 dage på at udvikle sig til en voksen flue.
Cirka ti dage efter klækningen er bananfluen allerede klar til at parre sig igen.
Det lykkedes at udpege de forskellige hjerneceller og deres forbindelser og forstå samspillet mellem de to sider af hjernen. Men vejen dertil var mildest talt kompliceret.
Forskerne brugte mere end et årti på at skære bananflue-larvens hjerne over i tusindvis af stykker og fotografere hver vævsprøve med et elektronmikroskop for bagefter at rekonstruere hele hjernen, nervecelle for nervecelle, igen.
Forskerne var nemlig nødt til at opdele den lillebitte hjerne i tusindvis af skiver og fotografere hver eneste vævsprøve med et elektronmikroskop.
Herefter blev hver skive fra hjernen sat sammen igen, nervecelle for nervecelle, indtil forskerne til sidst havde et komplet kort over hele bananflue-larvens hjerne - en opgave, der tog mere end et årti.
En musehjerne menes at være en million gange større end hjernen på en bananflue, hvilket også betyder, at vi er langt fra at kortlægge noget der bare minder om en menneskehjerne - hvis det overhovedet kommer til at ske i vores levetid.
Forskerne mener dog selv, at insekthjernen er en milepæl i vores forståelse af, hvordan information strømmer gennem nervecellerne og bliver til handlinger. Men også hvordan sygdomme som fx alzheimer eller parkinson kan påvirke forbindelserne.
"Nu har vi en reference-hjerne," lyder det fra Marta Zlatic, som er neurolog ved University of Cambridge og en af forskerne bag undersøgelsen til Nature News.