Bản đồ não bộ - cột mốc quan trọng trong nghiên cứu sinh học thần kinh

Nghiên cứu trình bày chi tiết hơn 50 triệu kết nối giữa hơn 139.000 tế bào thần kinh - tế bào thần kinh não bộ, của ruồi giấm thường được sử dụng trong các nghiên cứu sinh học thần kinh.

Ngày 3/10, giới khoa học ghi nhận cột mốc quan trọng trong nghiên cứu sinh học thần kinh khi bản đồ hoàn chỉnh não của ruồi giấm trưởng thành được công bố trên Tạp chí khoa học uy tín Nature.

Đây được coi là một kỳ công cung cấp cái nhìn sâu sắc về bộ não của toàn bộ thế giới động vật, trong đó có cả con người.

Nghiên cứu trình bày chi tiết hơn 50 triệu kết nối giữa hơn 139.000 tế bào thần kinh - tế bào thần kinh não bộ, của ruồi giấm, một loài có tên khoa học là Drosophila melanogaster, thường được sử dụng trong các nghiên cứu sinh học thần kinh.

Nghiên cứu tìm cách giải mã cách thức hoạt động của não và các tín hiệu cho thấy các chức năng não vận hành tốt. Công trình này cũng có thể mở đường cho việc lập bản đồ bộ não của các loài khác.

Đồng trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư khoa học thần kinh và khoa học máy tính Sebastian Seung, thuộc Đại học Princeton, cho biết việc thực sự hiểu được cách thức hoạt động của một bộ não, dù đó là của ruồi giấm hay loài động vật khác, cũng chắc chắn sẽ cung cấp hiểu biết sâu hơn về nhiều điều ở bộ não của các động vật khác.

Một số nhà nghiên cứu nhận thấy não ruồi giấm, chu vi chưa đến 1 mm, là lựa chọn tốt về mặt thẩm mỹ để nghiên cứu não bộ động vật.

Đồng trưởng nhóm nghiên cứu, nhà thần kinh học Gregory Jefferis, từ Đại học Cambridge, khẳng định não bộ ruồi giấm là một cấu trúc đẹp, phù hợp cho nghiên cứu.

Bản đồ do các nhà nghiên cứu lập nên đã cung cấp một sơ đồ mạng kết nối trong não của ruồi giấm trưởng thành.

Nghiên cứu tương tự trước đây đã được thực hiện với các sinh vật đơn giản hơn, như giun Caenorhabditis elegans và giai đoạn ấu trùng của ruồi giấm. Ruồi giấm trưởng thành thể hiện những hành vi phức tạp hơn, phản ánh trên mạng kết nối trong hệ thống não của loài này.

Nhà thần kinh học Mala Murthy của Princeton, một trong những đồng lãnh đạo nghiên cứu, cho biết một trong những câu hỏi chính cần giải quyết là làm thế nào hệ thống mạng kết nối trong não, tế bào thần kinh và sự liên kết có thể dẫn đến hành vi của động vật. Não bộ ruồi là một hệ thống mô hình quan trọng cho khoa học thần kinh vì bộ não của chúng giải quyết nhiều vấn đề tương tự như chúng ta... Chúng có khả năng thực hiện các hành vi phức tạp như đi và bay, hành vi học tập và ghi nhớ, định hướng, kiếm ăn và thậm chí cả các hành vi tương tác xã hội, đều là hành vi mà các nhà khoa học đã nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tại Princeton.

Một nghiên cứu đã phân tích các mạch não liên quan đến việc đi bộ và phát hiện ra cách ruồi dừng lại. Một nghiên cứu khác đã phân tích mạng lưới vị giác và mạch điều khiển đằng sau hành vi như dùng chân để loại bỏ bụi bẩn khỏi râu. Nhóm cũng nghiên cứu hệ thống thị giác bao gồm cách mắt ruồi xử lý thông tin chuyển động và màu sắc. Tổng hợp lại, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bản đồ theo dõi tổ chức của các bán cầu và các mạch hành vi bên trong não ruồi.

Nhóm cũng xác định được tập hợp đầy đủ các lớp tế bào trong não của ruồi giấm, xác định chính xác các loại tế bào thần kinh và kết nối hóa học khác nhau - các khớp thần kinh, giữa các tế bào thần kinh này và xem xét các loại hóa chất do tế bào thần kinh tiết ra.

Công trình được thực hiện nhờ mạng lưới hợp tác quốc tế của các nhà khoa học được gọi là Hiệp hội FlyWire./.