Les scientifiques et collaborateurs de Janelia ont franchi une nouvelle étape dans le domaine de la connectomique, en dévoilant un schéma de câblage complet du système visuel de la mouche des fruits. L'ouvrage a été publié sur le serveur de pré-impression bioRxiv .

Le connectome du lobe optique fournit une carte des plus de 50 000 neurones qui forment le système visuel de la mouche des fruits, donnant aux scientifiques l'image la plus complète à ce jour de l'une des parties les plus intrigantes et les plus importantes du système nerveux.

Comme les humains et les autres animaux, les mouches comptent sur leur vision pour adopter des comportements essentiels à leur survie. Les lobes optiques, qui constituent la moitié du cerveau de la mouche et se connectent à ses yeux, reçoivent et traitent les informations visuelles. Ils permettent au petit insecte de voir un prédateur imminent, de voler vers une banane mûre ou de marcher vers un partenaire potentiel.

Pendant des décennies, les chercheurs ont tenté de cartographier de petites régions du lobe optique, mais ces efforts n'ont permis d'obtenir un aperçu que de zones distinctes, laissant les scientifiques spéculer sur la façon dont l'ensemble du système fonctionnait ensemble.

Désormais, le connectome du lobe optique fournit une carte complète des milliers de cellules qui composent le système visuel et des millions de connexions entre elles. Les données permettent aux scientifiques de répondre à de nombreuses questions auparavant sans réponse et d'en générer des dizaines de nouvelles.

Les informations tirées du système visuel des mouches des fruits pourraient accroître les connaissances sur les principes de base du fonctionnement de la vision et aider les scientifiques à comprendre des systèmes visuels plus complexes, comme ceux des humains.

"Si vous n'avez que les pièces, vous manquez littéralement d'avoir une vue d'ensemble, et l'idée ici est donc de fournir un système visuel complet", explique Michael Reiser, chef de groupe senior de Janelia, qui a aidé à diriger le projet. "Il n'existe aucune expérience que nous puissions réaliser actuellement qui nous permettrait d'obtenir une réponse plus rapidement que l'analyse connectomique."

Le connectome du lobe optique fait partie d'un effort plus vaste de l'équipe du projet Janelia FlyEM visant à cartographier l'ensemble du système nerveux de la mouche des fruits qui, une fois terminé, comprendra le lobe optique nouvellement libéré ainsi que le reste du cerveau de la mouche et la corde nerveuse ventrale.

Alors que les chercheurs et collaborateurs de Janelia ont cartographié certaines de ces parties du système nerveux séparément, y compris l'hémicerveau libéré en 2020 et le cordon nerveux libéré l'année dernière, le prochain connectome sera la première carte de l'ensemble du système nerveux d'une seule mouche. Le lobe optique est la « grosse pointe de cet iceberg ».

"Il s'agit d'un cerveau très spécial, car probablement personne sur la planète - et certainement personne chez Janelia - n'a réussi à imager un système nerveux entier comprenant le cerveau principal et la moelle nerveuse ventrale dans le même volume et d'une qualité suffisante pour se connecter. eux", déclare Stuart Berg, scientifique du projet FlyEM Project Team et ingénieur logiciel principal.

Cet effort est rendu possible par l'équipe du projet FlyEM de Janelia, qui a développé et perfectionné un processus permettant de générer des connectomes de haute qualité. L'équipe utilise la microscopie électronique à balayage à grains ioniques focalisés à haute résolution pour imager les échantillons, des ordinateurs et des algorithmes de grande puissance pour collecter et analyser les données, et une équipe d'experts pour relire et étiqueter les neurones et leurs connexions.

La cartographie de l'ensemble du système nerveux d'une seule mouche permettra aux chercheurs de voir les connexions entre toutes les parties du système qui travaillent ensemble pour permettre les comportements de la mouche, donnant ainsi aux scientifiques un aperçu sans précédent du fonctionnement du cerveau de la mouche et un aperçu potentiel du fonctionnement du cerveau humain. .

"Nous avons appris à maintes reprises qu'il est très intéressant de créer des ensembles de données de très haute qualité qui ne répondent pas réellement à une question spécifique, mais qui peuvent vous aider à répondre à un millier de questions", explique Reiser.