Kısaca

Bilim insanları, erkek meyve sineğinin beynini ve omurilik dengi sinir kordonunu kapsayan 166 binden fazla nöronu haritalandırarak türün ilk eksiksiz erkek sinir sistemi şemasını çıkardı.

Haşhaş tohumu büyüklüğündeki beyninde 100 binden fazla nöron barındıran meyve sineğinin merkezi sinir sistemi bütünüyle haritalandırıldı. Cell ve Current Biology dergilerinde 3 Eylül Perşembe günü yayımlanan araştırma; erkek meyve sineğinin beynini, her iki optik lobunu ve omuriliğin böceklerdeki karşılığı olan ventral sinir kordonunu kapsayan 166 binden fazla nöronun eksiksiz şemasını ortaya koydu. Howard Hughes Tıp Enstitüsü Janelia Araştırma Kampüsü'ndeki FlyEM Proje Ekibi, Cambridge Konnektomik Grubu ve Google Research tarafından toplanıp analiz edilen veriler, karmaşık sosyal davranışlar sergileyen bir hayvan türünün iki cinsiyetine ait sinir sistemlerinin ilk kez doğrudan karşılaştırılmasına olanak tanıyor.

Yeni çalışma, 2024 yılında paylaşılan ve yaklaşık 140 bin nöronu kapsayan dişi meyve sineği beyin haritasının devamı niteliğini taşıyor. Bilim dünyasında konnektom olarak adlandırılan bu iki ayrı bağlantı şeması, çiftleşme süreçlerinde ve saldırganlık anlarında sergilenen cinsiyete özgü davranış farklılıklarının hücresel temellerini gösteriyor. Howard Hughes Tıp Enstitüsü Janelia Araştırma Kampüsü kıdemli grup lideri ve biyoloji başkanı Gerry Rubin, erkek ve dişi sineklerin davranışlarında belirgin farklar bulunduğunu belirterek, bu haritalamanın araştırmacıların söz konusu farklılıklara yol açan nöronlara doğrudan odaklanmasını sağladığını ifade etti. Araştırma kapsamında yayımlanan yan çalışmalardan biri, erkek beyninde kur yapma ve fiziksel saldırganlık gibi cinsiyete özgü eylemleri koordine eden özel bir hücre ağının varlığını belirledi. Örneğin dişi sineklerin kavga esnasında kafa atma eğilimi gösterdiği, erkeklerin ise hedeflerine doğru ileri atıldığı verilerle belgelendi.

Haritayla birlikte yayımlanan diğer araştırmalar, sineğin duyu ve görme mekanizmalarının beynin derinliklerine nasıl uzandığını detaylandırdı. Görme işlemlerini inceleyen çalışma, haritada tanımlanan yaklaşık 11 bin nöron tipinin yarısından fazlasının görsel süreçlerde görev aldığını ortaya koydu. Lizbon'daki Champalimaud Vakfı baş araştırmacısı Carlos Ribeiro liderliğindeki ekip ise sineğin tat alma duyusuna ayrılmış devreleri haritalandırdı. Bacaklarında, kanatlarında, ağız parçalarında ve boğazının içinde tat reseptörleri bulunan meyve sineğinin bu algılayıcıları beyne bağlayan hatları izlendi. Elde edilen devrelerin yutma ve yürüme gibi hareketleri yöneten merkezlerle nasıl etkileşime girdiği incelendi. Ribeiro'nun laboratuvarında araştırma teknisyeni olan Inês de Haan Vicente, oluşturulan tat işleme şemasının bir hipotez üretim aracı işlevi gördüğünü, araştırmacıların belirli bir duyusal nöronun hareketi kontrol eden hangi nöronlarla bağlantılı olduğunu doğrudan tespit edebileceğini aktardı.

Araştırmanın ortaya koyduğu bulgular, erkek ve dişi sineklerde duyu ve hareket devrelerinin büyük ölçüde ortak olduğunu, ancak bu devreler içindeki belirli anahtarların sinyalleri farklı hedeflere yönlendirdiğini gösterdi. Carlos Ribeiro, sinek sinir sisteminin az sayıda nöron ve düşük enerji tüketimiyle son derece karmaşık hesaplamalar gerçekleştirdiğine dikkat çekerek, bu mimarinin daha verimli yapay sistemlerin tasarlanmasına yönelik temel ilkeler sunabileceğini kaydetti. Çalışmanın gelecekteki daha kapsamlı projeler için teknik bir yol haritası sunduğunu vurgulayan Ribeiro, araştırmacıların kısa vadede larva evresindeki zebra balığı (Danio rerio) ile yetişkin danionin balığının (Danionella) beyinlerini haritalamayı hedeflediğini belirtti. Uzun vadeli hedef ise omurgalı canlıların beyinlerinin karmaşık davranışları nasıl mümkün kıldığını çözerek insanlardaki nörolojik ve psikiyatrik rahatsızlıkların kökenini aydınlatmak olarak açıklandı.

Neden önemli?2024'te yayımlanan dişi sinek beyniyle karşılaştırma olanağı sunan çalışma, cinsiyetler arası davranış farklarını hücresel düzeyde incelemeyi sağlarken insan beynine giden haritalama sürecine de zemin hazırlıyor.

Şu ana kadar bildiklerimiz

  • Tamamlanan harita, erkek meyve sineğinin beyni ve ventral sinir kordonundaki 166 binden fazla nöronun tamamını içeriyor.
  • Araştırma, 2024 yılında açıklanan ve yaklaşık 140 bin nöronu kapsayan dişi meyve sineği beyin haritasıyla doğrudan karşılaştırma imkânı veriyor.
  • Cell ve Current Biology dergilerinde yayımlanan çalışma; Janelia Araştırma Kampüsü, Cambridge Konnektomik Grubu ve Google Research iş birliğiyle analiz edildi.

Cevabı beklenen sorular

  • Ortak duyu ve hareket devrelerindeki yönlendirme anahtarlarının cinsiyete özgü davranışları hangi mekanizmalarla tetiklediği.
  • Geliştirilen haritalama yönteminin zebra balığı ve ardından insan beynine ne zaman uyarlanabileceği.