ある意味、ショウジョウバエは私たちと同じです。 彼らには目、足、神経系があり、果物が大好きです。 しかし、私たちとは異なり、彼らの脳には数千個のニューロンしかありません。つまり、科学者はすべての細胞だけでなく、それらの間のすべての接続をマッピングすることができます。 、 考えてみれば、基本的には人間です。
おそらく私はショウジョウバエとの類似点を誇張しすぎているのかもしれませんが、ショウジョウバエ (キイロショウジョウバエ、キイロショウジョウバエ、その部分は通常は必要ありません) で一般的に呼ばれていますが、多くの生物学的実験でショウジョウバエを使用するのには理由があります。 あなたは自分がこれらの生き物の 1 つに似ているとは思わないかもしれませんが、バクテリアや渦鞭毛藻よりもミバエに似ていることは間違いありません。 ショウジョウバエのような比較的単純な動物でさえ理解することは、動物や生命全般について多くのことを教えてくれます。
酵母とともに、おそらく最もよく理解されている生物であるにもかかわらず、単一のショウジョウバエは依然として桁違いに複雑すぎて、そのすべての側面をシミュレートできません。 地獄、単一のセルを適切にシミュレートするのに問題があります。 ただし、生き物をゲシュタルトではなく、相互に関連するシステムの集まりと見なすと、ゾウから噛み付き始めることができます。
ケンブリッジ大学の生物学者が率いるチームによる最新の咬傷は、幼虫のショウジョウバエの脳の「シナプスごとの地図」です。 3,016 個のニューロンと 548,000 個のシナプスを備えたこの複雑さは、議会のメンバーである、脳をマッピングした最後の生物の 10 倍です。 (実際には、ワームの最悪の種類の 1 つ、環形動物でした。人間には約 860 億個のニューロンとほぼ無数のシナプスがあります。)
もちろん、ショウジョウバエの幼虫はハエではありませんが、適応行動、成虫のハエの脳に類似した構造、短期および長期記憶、およびその他の期待される脳機能を備えた、すでに洗練された生き物です。 さらに、彼らはより簡単に捕まえることができます。 さらに重要なことに、「電子顕微鏡 (EM) を使用してナノスケールで画像化できる数千個のニューロンを備えたコンパクトな脳と、合理的な時間枠内でその回路を再構築する」ことができます。 本日Scienceに掲載された論文が述べているように. 言い換えれば、それは適切なサイズであり、それほど奇妙ではありません.
脳は信じられないほど薄い層にスライスされ、EM によって画像化され、得られたスライスが慎重に調べられ、ニューロンと軸索、および他の細胞構造がそれらの間でどのように続いているかが明らかになりました。 「私たちは、多シナプス経路を介した脳全体の信号伝播を追跡するアルゴリズムを開発し、フィードフォワード (感覚から出力まで) とフィードバック経路、多感覚統合、半球間の相互作用を分析しました」と彼らは書いています。
ショウジョウバエの脳構造を明らかにする連続切片電子顕微鏡ボリューム。 画像クレジット: マイケル・ウィンディング
その結果、ピエロのかつらをかぶったナメクジのように見えるモデルができあがります (これは実際の外観とは異なることを付け加える必要はありません)。 生体内）。
もちろん、ネストされた反復ループ、多感覚統合、半球間の相互作用など、脳の組織化方法については興味深い観察結果がたくさんあります。 しかし、複雑な生物の完全なコネクトームを持つことは、その分野の誰にとっても基本的にエキサイティングです。脳の適切なシミュレーションがあれば、できることはたくさんあります。 以前の研究では、個々のサブシステムまたはより小さな脳が再現されていましたが、これはこれまでで最大かつ最も完全な特徴付けであり、3D デジタル リソースとして、ほぼ確実に分野全体で使用および引用されるでしょう。
これらのいくつかは、人工ニューラル ネットワークにも見られます。 このように人口密度の低い脳がどのように複雑な行動を生み出すかを研究することは、「おそらく新しい機械学習アーキテクチャを刺激する」可能性があります。
興味深いことに、ハエ成虫の体と動きの詳細な機械的モデルがすでにあります。質問は明らかですが、答えはノーです。この脳をその体に入れて、全体をシミュレートしたとは言えません。もの。 でも来年かな。