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Las neuronas del sistema visual de las moscas muestran un cableado sorprendentemente heterogéneo, según ha descubierto un análisis del conectoma

Las neuronas del sistema visual de las moscas muestran un cableado sorprendentemente heterogéneo, según ha descubierto un análisis del conectoma

Neuronas Tm dispuestas de forma recurrente en el sistema visual de Drosophila: una pequeña sección es una imagen preparada con un microscopio electrónico con dos axones etiquetados por color. Crédito: Marion Seles

El cerebro es un órgano especialmente complejo, y no sólo en los humanos. Incluso el cerebro de una mosca contiene más de 100.000 neuronas conectadas a millones de sinapsis. Por primera vez, una comunidad internacional de investigadores ha reconstruido y publicado todas las neuronas y sus correspondientes conexiones sinápticas en el cerebro de la mosca de la fruta hembra adulta, Drosophila melanogaster.


El equipo de la profesora Marion Seles de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) hizo una importante contribución a esta investigación analizando las neuronas del lóbulo óptico, es decir, aquellas partes del cerebro que procesan la información visual. Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que cierto tipo de neurona en el ojo de la mosca de la fruta no está conectada de manera homogénea.

“Esto desafía nuestra comprensión actual de cómo está organizado el ojo”, dijo Celis, el neurobiólogo, a la luz de los hallazgos.

Trabajo es publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.

El consorcio FlyWire construye la primera red neuronal de cerebro completo para la mosca de la fruta

Liderado por un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton y con la ayuda de la inteligencia artificial, el consorcio FlyWire ha conseguido mapear toda la red neuronal del cerebro de Drosophila melanogaster. El término “red neuronal” se utiliza para referirse a todas las neuronas y las conexiones sinápticas entre ellas, que desempeñan un papel importante en la función neuronal.

Cientos de investigadores de todo el mundo proporcionaron la información correspondiente. El resultado es un diagrama de cableado de más de 130.000 neuronas y 50 millones de sinapsis producido al preparar primero imágenes de microscopio electrónico de secciones muy delgadas de tejido cerebral, luego combinar las imágenes, rastrear las neuronas y anotar las identidades de los tipos de células.

Las neuronas del sistema visual de las moscas muestran un cableado sorprendentemente heterogéneo

Establezca todas las entradas presinápticas en Tm9 en FlyWire. crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-45971-z

“Este conjunto de datos es único y revolucionará todo el campo de la neurobiología”, afirmó el profesor Seles. “Gracias a esta información, ahora podemos analizar mucho mejor cómo funciona el cerebro”.

El equipo de Celis en el Instituto de Biología del Desarrollo y Neurobiología (IDN) de la Universidad de Mainz se especializa en la investigación de sistemas visuales y contribuyó así al resultado exitoso del proyecto FlyWire, revelando al mismo tiempo nuevos aspectos sobre cómo se procesa la información visual.

En el centro de su descubrimiento se encuentran ciertos tipos de células transmedulares que se encuentran dos sinapsis detrás de los fotorreceptores en las aproximadamente 800 unidades individuales del ojo compuesto de Drosophila. “Los sistemas ópticos tienen una estructura homogénea, que se pensaba que se extendía también al nivel del cableado sináptico”, explicó Celis. Se pensaba que el principio de conducción homeostática ocular se aplicaba tanto a Drosophila melanogaster como a los humanos.

Al fin y al cabo, tendría sentido, porque el entorno debería percibirse y procesarse de la misma manera en diferentes zonas del ojo.

Las neuronas no están conectadas de manera tan uniforme como se pensaba

“Ahora hemos determinado que algunas neuronas, por ejemplo las del tipo de células transmedulares Tm9, tienen una conectividad heterogénea en lugar de un cableado homogéneo”, dijo el equipo. Observaciones anteriores han demostrado que estas células no siempre reaccionan de manera similar a un estímulo determinado. El equipo de Celes ha propuesto ahora una posible explicación para este fenómeno.

La investigación muestra que las neuronas del sistema visual de las moscas presentan un cableado sorprendentemente heterogéneo

Célula Tm9 aislada (izquierda) con todas sus neuronas presinápticas, reconstruida con la ayuda de FlyWire.ai (derecha). Crédito: Marion Seles

“El ojo de la mosca parece procesar la información visual de manera diferente en diferentes puntos del espacio”, explicó el autor. Para verificar que sus hallazgos en el caso de las células Tm9 no eran una característica inusual encontrada en una sola mosca hembra de la fruta, el equipo produjo micrografías ópticas adicionales de muestras de otras moscas de la fruta, proporcionando evidencia que lo corrobora.

Al explicar la futura investigación, la profesora Marion Seles dijo: “El siguiente paso es descubrir si existe un patrón específico subyacente a esta variación o si es sólo un evento aleatorio”.

Para Seles, este trabajo plantea la cuestión de por qué existe esta asimetría en el sistema visual de la mosca. ¿Es algún tipo de efecto secundario coincidente o es necesario el contraste para un procesamiento visual sólido?

Su grupo continuará explorando esta cuestión fundamental con la ayuda de la Unidad de Investigación RobustCircuit, que incluye a otros investigadores de la Universidad de Mainz, así como a colegas de la Freie Universität Berlin, la Universidad Humboldt de Berlín y el Instituto Zuse de Berlín ( ZIB).

más información:
Jacqueline Kurnian et al., Heterogeneidad de la conectividad sináptica en el sistema visual de la mosca, Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-45971-z

Proporcionado por la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia

La frase: Las neuronas en el sistema visual de las moscas muestran un cableado sorprendentemente heterogéneo, según un análisis de redes neuronales (3 de junio de 2024) Obtenido el 3 de junio de 2024 de https://phys.org/news/2024-06-neurons-visual-flys-heterogeneous -cableado .lenguaje de programación

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