Imagen de todo el cerebro de la mosca de la fruta con microscopía electrónica
Una base de datos de imágenes de microscopía electrónica revela las conexiones de todo el cerebro femenino de la mosca de la fruta. En esta imagen, los tipos de células de Kenyon (KC) en el cáliz principal del cuerpo del hongo están etiquetados por color: las αc-KC son verdes, las αs-KC son de color marrón amarillento y las gamma-KC son azules. Las flechas blancas apuntan a sitios de liberación presináptica visibles. ZHENG ET AL. 2017Un conjunto de datos de 21 millones de imágenes del cerebro de la mosca de la fruta hembra ofrece una vista sin precedentes de las células y sus conexiones que subyacen en el comportamiento del animal. La encuesta de cerebro completo, realizada por microscopía electrónica, permitió a los investigadores describir todas las entradas neuronales en una región del cerebro de la mosca relacionada con el aprendizaje, examinar qué tan apretadas están agrupadas las neuronas en el área e identificar un nuevo tipo de célula.
“Este es el cerebro completo más grande fotografiado en alta resolución” Davi Bock del Janelia Research Campus en Ashburn, VA, le cuenta a The Scientist. Él y…
Estudios anteriores han producido imágenes de microscopía electrónica con una resolución lo suficientemente alta como para revelar el cableado de todo el cerebro de organismos más pequeños, como un nematodo o una larva de mosca de la fruta, o secciones de animales más grandes. , incluidas partes del cerebro de la mosca o el tálamo de un gato. La imagen del cerebro completo de la mosca de la fruta es casi dos órdenes de magnitud más grande que el siguiente cerebro completo más grande con una resolución suficiente para rastrear la conectividad sináptica, escribieron Bock y sus colegas en su informe.
El cerebro de la mosca de la fruta tiene un volumen tridimensional de 8 x 107 micrómetros cúbicos. Obtención de imágenes a una resolución de nanómetros es como estudiar el cielo con una pajita, dice Bock. Tienes que mover la pajilla para obtener una imagen completa.
Él y sus colegas usaron un microscopio especializado llamado TEMCA2, que se levantó más alto del piso para proyectar una imagen más grande. Luego, los investigadores instalaron una serie de cámaras para capturar las imágenes proyectadas desde el microscopio. Con más cámaras y robótica, que automatizaron el manejo de muestras y el proceso de adquisición de imágenes, el sistema se movió a través de cortes de cerebro de mosca mucho más rápido que las configuraciones anteriores.
Ian Meinertzhagen de la Universidad de Dalhousie en Halifax, Nueva Escocia. , escribió en un correo electrónico a The Scientist que este trabajo cumple con la ambición de larga data de catalogar las redes integrales de neuronas identificadas en el cerebro de las moscas de la fruta. Todavía es una tarea muy importante [pero] es integral, porque ninguna célula puede esconderse en el cerebro sin ser detectada, como siempre ha sido el caso en enfoques anteriores, dijo. Está permitiendo, proporcionando la base para analizar la función de las neuronas identificadas dentro de esa red y, en particular, permitiéndonos identificar la contribución que cada neurona hace al comportamiento de las moscas.
En En el artículo, el equipo usó un subconjunto de las imágenes para describir las conexiones sinápticas del cuerpo del hongo de la mosca, un área conocida por su papel en el aprendizaje. Al estudiar el conjunto completo de entradas olfativas al cuerpo del hongo, identificaron un nuevo tipo de célula neuronal. A diferencia de otras neuronas olfativas, este nuevo tipo de célula, llamado MB-CP2, recibe información de otras regiones del cerebro de la mosca, incluidos los compartimentos del protocerebro, que alberga proyecciones de los ojos y otros órganos.
Ryuta Mizutani de la Universidad de Tokai en Tokio explica que las neuronas MB-CP2 pueden haberse pasado por alto en estudios previos porque, en microscopía óptica, donde el cuerpo del hongo se ha estudiado extensamente, solo un cierto grupo de las neuronas se marcan y visualizan utilizando sondas fluorescentes. En el nuevo estudio, el cerebro de la mosca se tiñó por completo con uranio y plomo, y el análisis de los autores parece detectar las neuronas perdidas, dice, aunque se necesitan más estudios para determinar su función.
El grupo de Bocks también descubrió que las neuronas vinculadas al sentido del olfato de las moscas estaban agrupadas más estrechamente en el cáliz del cuerpo del hongo que lo observado en proyectos de imágenes anteriores. Esto plantea dudas sobre si estas neuronas se agrupan de manera diferente en moscas individuales, sugiere el equipo.
El próximo paso, dice Mizutani, es el análisis completo de todo el cerebro de la mosca. Si podemos acelerar esta ardua tarea con un algoritmo informático, como la inteligencia automatizada, el análisis completo se vuelve realista, dijo. La promesa, señaló, es aplicar este estudio a los cerebros de los mamíferos, especialmente a los humanos. Nuestro cerebro es enorme en comparación con el cerebro de las moscas, dijo Mizutani. La aplicación a un cerebro más grande debe ser un gran desafío.
Z. Zheng et al., Un volumen completo de microscopía electrónica del cerebro de Drosophila melanogaster adulta, bioRxiv, doi:10.1101/140905, 2017.
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