Het was een behoorlijke onderneming: alle 140 duizend hersencellen en 50 miljoen verbindingen van een fruitvlieg vastleggen. Een groep Amerikaanse en Europese wetenschappers is het gelukt. Dat is nuttig voor onderzoek naar hersenaandoeningen bij mensen, zoals schizofrenie en ALS, zeggen experts.
Een brein ter grootte van een zandkorrel in 7.000 plakjes snijden, onder de microscoop leggen, en de foto’s analyseren door middel van kunstmatige intelligentie. Zo bracht een consortium van Amerikaanse en Europese onderzoekers de hersenen van een fruitvlieg in kaart.
Het resultaat: een driedimensionaal model waarin alle hersencellen en de 50 miljoen verbindingen daartussen te zien zijn. De betrokken wetenschappers noemen het een belangrijke stap in het hersenonderzoek. Nog nooit wisten ze een brein van dit formaat in zoveel detail af te beelden.
De keuze viel op de fruitvlieg – bekend van zijn liefde voor rottend fruit – omdat zijn zenuwstelsel vergelijkbaar met dat van de mens is, waardoor het een veelgebruikt proefdier is. ‘Wie snapt hoe de hersenen van een fruitvlieg in elkaar zitten, is een stapje dichter bij het begrijpen van alle dierenbreinen’, aldus Sebastian Seung van de Amerikaanse Princeton Universiteit in een online persconferentie.
Seung ziet zo’n gedetailleerd hersenmodel als uitkomst voor onderzoek naar hersenaandoeningen zoals schizofrenie. ‘Wetenschappers denken dat de verbindingen tussen hersencellen daarbij een rol spelen. Maar dat is niet bewezen, omdat we die verbindingen nooit hebben kunnen zien.’ In het nieuwe model kan dat wel, in elk geval bij de fruitvlieg.
Het model werkt volgens de ontwikkelaars min of meer hetzelfde als het online kaartenprogramma Google Maps. De hersenverbindingen vormen de wegen tussen de hersencellen. Met een druk op de knop zien gebruikers de functie van een hersencel, net als bij een gebouw op een digitale kaart. Bovendien is ook het hersenmodel zelf op internet voor iedereen te zien.
Erik Storkebaum, neurowetenschapper aan de Radboud Universiteit, en zelf niet betrokken bij het project, is enthousiast: ‘Het is echt een mijlpaal voor hersenonderzoek.’ Zelf gebruikt Storkebaum fruitvliegjes om te bestuderen welke mechanismen er schuilen achter genetische ziekten als ALS bij de mens.
Zowel fruitvliegen als mensen maken gebruik van zogenoemde neuronale circuits, zegt Storkebaum. Dat zijn groepen zenuwcellen die met elkaar in verbinding staan. Hij denkt dat verder onderzoek met het nieuwe breinmodel kan uitwijzen door welke hersencellen zo’n signaal precies reist. Ook bij onderzoek naar ziekten als ALS, waarbij spieren hun werking verliezen doordat zenuwcellen worden aangetast, verwacht hij dat het model een bijdrage kan leveren.
De ontwikkelaars van het vliegenbreinmodel stellen grote stappen in het vooruitzicht. Binnen vijf tot tien jaar denken ze, mede dankzij de snelle ontwikkelingen rond AI, hetzelfde klusje geklaard te hebben bij een muizenbrein. Daarna is de mens aan de beurt. Dat wordt wel een tijdrovender karwei: de grijze massa van een mens bevat zo’n 86 miljard hersencellen. Ongeveer 600 duizend keer zoveel als bij de fruitvlieg.
Volgens Storkebaum is een digitaal mensenbrein nog toekomstmuziek. Het huidige fruitvliegmodel is zelfs nog niet helemaal compleet, merkt hij op. ‘Niet alle soorten hersenverbindingen zijn gefotografeerd.’ De beelden die de gebruikte elektronenmicroscoop leverde, waren daar niet gedetailleerd genoeg voor. ‘Dat is waarschijnlijk de volgende stap.’
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant