نقشۀ کامل و با دقت بالایی از ارتباطات عصبی درون مغز یک مگس میوه که گروهی از دانشمندان موفق به ترسیم آن شده‌اند، اتفاقی مهم و گامی قابل‌توجه برای شناخت بیشتر شگفت‌انگیزترین اندام موجودات یعنی مغز است.
برای دومین بار در تاریخ است که دانشمندان توانستند نقشهٔ کامل ارتباط موجود میان سلول‌های عصبی مغز یک موجود را ترسیم کنند و مگس میوه موفق شده است این مقام را به خود اختصاص دهد.
این دستاورد، به‌دلیل پیچیدگی مغز مگس میوه، بسیار حائز اهمیت است. با این‌که مغز مگس بسیار کوچک است و اندازه‌ای کمتر از دانهٔ خشخاش دارد، حدود ۱۴۰ هزار نورون و بیش از ۵۴ میلیون سیناپس در آن وجود دارد.
برای تهیهٔ این نقشهٔ پیچیده، محققان مغز مگس را به بیش از هفت هزار بخش تقسیم کرده و ۲۱ میلیون تصویر با وضوح بالا از آن تهیه کرده‌اند. سپس با استفاده از هوش مصنوعی، ساختار سه‌بعدی مغز بازسازی شد و تیمی از داوطلبان با استفاده از ابزار FlyWire تمامی خطاهای احتمالی را تصحیح کردند.
مسیر عصبی ارتباطی که میان این سلول‌ها در مغز کوچک مگس میوه وجود دارد و به‌نوعی نقش سیم‌کشی درون مغز آن را بازی می‌کند، اگر کنار هم قرار گیرد و توسعه یابد، مسیری به طول حدود ۱۵۰ متر را تشکیل می‌دهد.
اجازه ندهید عدد ۱۴۰ هزار نورون باعث شود ارزش کار محققان را دست‌کم بگیرید. درست است که این عدد در مقایسه با بیش از ۸۶ میلیارد نورون مغز انسان ناچیز است، اما این نقشه‌برداری جهشی غول‌آسا برای محققان است.
تنها موجود بالغی که پیش از این محققان توانسته بودند چنین نقشه‌ای را برای آن ترسیم کنند، گونه‌ای کرم کوچک بود که مغزش تنها از ۳۸۵ نورون تشکیل شده بود.
مگس میوه
مگس میوه (Drosophila melanogaster)، بااین‌که بسیار کوچک است، رفتارهای پیچیده‌ای از خود نشان می‌دهد که مشابه رفتارهای انسان است.
۶۰ درصد ژن‌های تشکیل‌دهندهٔ DNA این حشره دقیقاً مشابه انسان است و از آن مهم‌تر، ۷۵ درصد از ژن‌هایی که موجب بیماری‌های ژنتیکی در انسان‌ها می‌شود، در مگس میوه نیز وجود دارد. به همین دلیل، مگس میوه به‌عنوان مدلی مناسب برای مطالعهٔ مغز و رفتارهای پیچیده در تحقیقات علوم اعصاب شناخته می‌شود.
داده‌های این پروژه که تیمی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه پرینستون آن را به انجام رساندن، از همان ابتدا به‌صورت عمومی در اختیار جامعهٔ علمی قرار گرفت و از محققان دیگر هم برای همکاری دعوت شد. این شفافیت موجب شد تحقیقات در این زمینه با سرعت بیشتری پیش برود و به‌صورت هم‌زمان، آزمایش‌های جدیدی با استفاده از این نقشه انجام شود.
این نقشهٔ کامل می‌تواند در آینده به درک بهتر مغز انسان و حتی درمان بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون کمک کند.
اکنون که نقشهٔ مغز مگس تکمیل شده، روش‌ها و فناوری‌های استفاده‌شده در این پروژه می‌تواند برای ایجاد نقشه‌های مشابه از مغز موجودات بزرگ‌تر، از جمله پستانداران، به کار رود؛ هرچند هنوز راهی طولانی برای جهش از روابط موجود میان چند ده هزار نورون تا میلیاردها نورون در پیش است.
نقشهٔ کامل مغز مگس میوه که به‌عنوان «کانکتوم» شناخته می‌شود، ممکن است اطلاعات جدیدی در زمینهٔ ارتباطات عصبی موجودات پیچیده‌تر ازجمله انسان فراهم کند.
این پروژه نه تنها شبکه‌های عصبی مرتبط با رفتارهای مختلف مگس میوه را شناسایی کرده، بلکه به درک بهتر انتقال‌دهنده‌های عصبی مانند دوپامین و سروتونین نیز کمک می‌کند. این مواد شیمیایی نقش مهمی در عملکرد مغز دارند و با فرآیندهایی مانند حافظه، یادگیری و حتی حالات روحی مرتبط‌اند.
نقشه‌برداری کامل مغز مگس فرصتی برای مدل‌سازی دقیق‌تر مغز انسان فراهم می‌آورد. برای مثال، تیم تحقیقاتی یک مدل دیجیتالی از مغز مگس ایجاد کرده‌اند که می‌تواند پیش‌بینی کند چگونه مغز مگس به محرک‌های مختلف مانند مزهٔ شیرین یا تلخ واکنش نشان می‌دهد.
دقت این مدل بیش از ۹۰ درصد است و نشان می‌دهد که می‌توان از چنین نقشه‌هایی برای مدل‌سازی واکنش‌های عصبی در موجودات پیچیده‌تر نیز استفاده کرد.
آرزوی نقشه‌برداری از نقشهٔ ارتباط مغز انسان را گاهی «جام مقدس» علوم اعصاب می‌نامند. با وجود این‌که روش تازه برای این نقشه‌نگاری از مغز مگس امیدهای زیادی برای نزدیک شدن به این جام ایجاد کرده، اما هنوز راهی طولانی پیش روی محققان قرار دارد.
یکی از نکات مهمی که در این تحقیق وجود دارد، به اشتراک ژن‌های بیماری‌زا میان انسان و مگس میوه بازمی‌گردد. این تشابه ممکن است باعث شود تا با کمک داده‌های چنین تحقیقی، دید بهتری نسبت به عملکرد مغزی در زمان بروز هر یک از این بیماری‌های ژنتیکی به دست آوریم.
شگفتی‌های مغز کوچک‌تر از دانهٔ خشخاش مگس میوه برای همۀ ما یادآور شگفتی مغز انسان است؛ موجودی نشسته در غار جمجمه که تمام درک ما از جهان را ممکن می‌سازد.
دانش و فناوری
پرورش «درخت گمشدهٔ» کتاب مقدس از دانه‌ای هزار سالهسیارکی که دایناسورها را منقرض کرد، تنها نبودکاوشگر «کلیپر» آمادهٔ سفر شش‌ساله برای رسیدن به اقیانوس آبی در فضا