Создана первая полная нейронная карта вкусовой системы животных

Ученые впервые создали полную нейронную карту, лежащую в основе пищевого поведения животных. Международная команда под руководством португальского фонда Шампалимо опубликовала в журнале «Кэлл» два исследования: в одном полностью картированы связи 166,7 тысяч нейронов центральной нервной системы плодовой мушки, в другом на основе этой карты прослежен полный путь вкусовых сигналов от сенсорных нейронов по всему телу до моторных нейронов, что раскрывает механизмы, управляющие питанием, избеганием и выделением гормонов.

Работа стала результатом почти 20 лет усилий с участием Говардовского медицинского института, Кембриджского университета, Лаборатории молекулярной биологии MRC и Google Research. Команда не только каталогизировала 166,7 тысяч нейронов, но и идентифицировала более 11 тысяч различных типов клеток. В отличие от предыдущих карт, фокусировавшихся только на мозге, новый коннектом сохраняет связи между мозгом и нервной цепочкой, что позволяет проследить нейронные пути через эту границу. Искусственный интеллект сыграл ключевую роль в отслеживании связей нейронов и прогнозировании возбуждения или торможения между ними. Было установлено, что вкусовые рецепторы у дрозофилы расположены не только во рту, но и на ногах, крыльях, ротовых органах и внутренней стороне горла. Нейроны, несущие схожие сигналы «ценности», как правило, сходятся в одних и тех же глубинных цепях мозга, сохраняя при этом информацию о локализации, чтобы животное могло по-разному реагировать в зависимости от источника вкуса.

Команда также выявила 24 типа моторных нейронов питания и картировала пути к ним. Многие цепи не активируют моторные нейроны напрямую, а сначала поддерживают торможение пищевого действия, снимая его лишь при достаточно сильном соблазнительном вкусе — это предотвращает случайное употребление вредных веществ. Карта впервые демонстрирует точные нейронные связи между вкусом и гормональной реакцией: нервная система сообщает телу о приближении пищи еще до полного усвоения питательных веществ. Это может объяснить, почему подсластители с нулевой калорийностью также стимулируют выброс инсулина. По словам команды, полный коннектом — не конечная точка, а инструмент для генерации будущих теоретических гипотез; исследователи смогут напрямую обращаться к «карте» для поиска связей между сенсорными и моторными нейронами.