Alle Neuronen und Verbindungen im Gehirn der Fruchtfliege wurden ein zweites Mal kartiert. Die gemeinsame Arbeit von Biologen des Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute und Informatikern bei Google legte mehr als 300 Millionen synaptische Verbindungen im Gehirn offen. Das Nervensystem der Fruchtfliege besteht aus etwa 150.000 Neuronen; nur ein Teil davon befindet sich in ihrem Gehirn.
Die Forscher teilten das Gehirn der Fliege und einen Teil des Bauchmarks in regelmäßigen Abständen in zahlreiche Schnitte. Diese mittels Elektronenmikroskopie aufgenommenen Schnitte wurden mithilfe von Computermodellen wieder zusammengesetzt. Generative künstliche Intelligenz beseitigte dabei durch die Schnitte verursachte Lücken und Verzerrungen, während andere Modelle die Zellmembranen verfolgten und die Formen der Neuronen im dreidimensionalen Raum rekonstruierten. Weitere Modelle erkannten Synapsen und klassifizierten sie nach Typen. Menschliche Kontrolleure justierten die Genauigkeit der Modelle bei der Identifizierung von Synapsen durch Rückmeldungen. Von der Dissektion des Gehirns bis zur fertigen Karte der Verbindungen dauerte es etwa vier Jahre.
Diese als Connectome bezeichnete Karte zeigt die Position jedes Neurons im Gehirn und die synaptischen Verbindungen, die es mit anderen Neuronen eingeht. Diese Verbindungen bestimmen die Verarbeitung sensorischer Eingaben, die Weiterleitung von Informationen an die zuständigen Zentren sowie Ausgaben wie die Bildung von Erinnerungen oder Muskelbewegungen. Die Forscher erwarten, dass die Karte Neurowissenschaftlern eine detaillierte Grundlage für die Untersuchung der Funktionsweise des Gehirns bietet.
Zusammen mit dem zuvor fertiggestellten Connectome der weiblichen Fliege ermöglichte die neue Studie die Untersuchung der Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Gehirnen. Die Forscher identifizierten 289 männchenspezifische und 71 weibchenspezifische Neuronen. Bei 138 Neuronen, die bei beiden Geschlechtern vorkommen, wurde festgestellt, dass sie bei Männchen und Weibchen unterschiedliche Formen und Verbindungen bilden. Diese Unterschiede ließen sich nicht immer direkt durch die Gene doublesex (dsx) und fruitless (fru) erklären, die eine Rolle bei der Geschlechtsbestimmung spielen. Geschlechtsspezifische Neuronen konzentrierten sich meist in Wegen der Verarbeitung auf höherer Ebene und der Entscheidungsfindung, fern von der grundlegenden sensorischen Verarbeitung oder der motorischen Kontrolle.
Die Forscher weisen darauf hin, dass die bei der Kartierung des Fliegengehirns entwickelten Methoden auf komplexere Lebewesen angewendet werden könnten. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Dutzende Connectome erforderlich sein werden, um individuelle Unterschiede zuverlässig zu bewerten, und dass der Prozess schneller als in vier Jahren durchgeführt werden muss.
Warum das wichtig ist
Diese Studie bietet Neurowissenschaftlern, die die Funktionsweise des Gehirns nicht anhand einzelner Zellen, sondern über die Anordnung der Verbindungen zwischen ihnen untersuchen wollen, eine nutzbare Referenzgrundlage. Die Karte könnte es erleichtern zu testen, welche Verbindungscluster an Prozessen von sensorischen Informationen über die Entscheidungsfindung bis hin zu motorischen Ausgaben beteiligt sind; insbesondere die Tatsache, dass sich die Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Fliegen nicht ausschließlich durch geschlechtsbestimmende Gene erklären lassen, verlagert die Forschungsfrage auf die Verbindungsarchitektur. Die Konzentration geschlechtsspezifischer Neuronen in Verarbeitungswegen auf höherer Ebene ermöglicht eine detaillierte Untersuchung des Zusammenhangs zwischen grundlegenden Sinneswahrnehmungen und Verhaltensentscheidungen. Gleichzeitig sind zahlreiche Karten und eine schnellere Erstellung erforderlich, um individuelle Unterschiede voneinander abzugrenzen. In welchem Umfang sich die Methoden auf komplexere Lebewesen anwenden lassen, bleibt offen.
Hintergrund
Zweitens ist FikirPilot im Archiv kein neuer Name: In den letzten 90 Tagen haben wir eine Nachricht veröffentlicht, in der dieser Name vorkam; der Artikel ist auf den 24. August 2026 datiert.