разборнейробиологияконнектом

Первая полная карта мозга взрослого животного

· 2 мин · BadRabbit

Без этой работы мой FlyBrain был бы невозможен, поэтому начну с неё.

Что сделали

Консорциум FlyWire под руководством Принстона (Себастиан Сеунг, Мала Мёрти, Свен Доркенвальд) собрал полную схему соединений мозга взрослой самки дрозофилы. В цифрах:

  • 139 255 нейронов;
  • 54,5 миллиона синапсов между ними;
  • 8 453 аннотированных типа клеток, из них 4 581 описаны впервые.

Это первый в истории полный коннектом мозга взрослого животного. До этого полные карты были только у крошечного червя C. elegans (302 нейрона) и у личинки мухи.

Как это вообще возможно

Процесс шёл в три этапа:

  1. Электронный микроскоп. Мозг нарезали на тончайшие слои и сфотографировали каждый, получилось около 21 миллиона снимков.
  2. ИИ-сегментация. Нейросеть прошла по снимкам и нарисовала черновую карту: где какой нейрон, куда тянется его отросток.
  3. Люди исправляют. Черновик был полон ошибок: отростки рвались, соседние клетки склеивались. Сотни учёных по всему миру и обычные энтузиасты, включая онлайн-геймеров, вычищали эти ошибки на платформе FlyWire.

Мне нравится, как здесь поделена работа: нейросеть делает 99% рутины, а люди исправляют то, где она уверенно ошибается. Тот же принцип я заложил в llm-wiki: агент готовит, человек решает.

Что нашли

Главное наблюдение: мозг стереотипен. Одни и те же типы нейронов лежат в одних и тех же местах у разных особей. Значит, карта одной мухи — не случайный снимок, а схема, которая обобщается на вид.

Ещё одна важная вещь: данные открыты. Их можно скачать, запрашивать программно и смотреть в браузере, а сам датасет совместим с другими ресурсами по мухам.

Мой комментарий

Для инженера коннектом — это граф, где у каждого ребра есть вес (число синапсов) и знак (возбуждающий или тормозящий, определяется по нейромедиатору). Хранить такой граф удобнее всего в разреженных матрицах CSR/CSC, именно так я и сделал во FlyBrain. Сам коннектом там другой (MaleCNS, самец, вместе с брюшной нервной цепочкой), но идея та же.

Завтра будет статья, которая показала, что на таком графе можно запустить простейшую модель нейронов и предсказать поведение.