Het menselijk brein heeft iets van 21 miljard neuronen erin. Dat is de reden waarom het in kaart brengen van de verbindingen tussen die neuronen - van vitaal belang om te begrijpen hoe de hersenen werken - een intimiderende taak is. Maar het brein van een fruitvlieg heeft slechts 100.000, wat het eerder toegankelijker maakt.

Een team van neurowetenschappers van het Howard Hughes Medical Institute heeft daarom fruitvliegen gekozen voor hun eerste experimenten met een machine-leersysteem dat de mogelijkheid heeft om die verbindingen in kaart te brengen. “We wilden begrijpen wat neuronen doen op cellulair niveau,” zei Kristin Branson, die het team leidde.

Hun systeem kroop door meer dan 225 dagen aan videomateriaal van meer dan 400.000 fruitvliegjes, volgde de positie en catalogiseerde het gedrag van elk insect. Dat is een taak die de mens ongeveer 3.800 jaar zou hebben gekost.

Genetisch gemodificeerd

De onderzoekers hadden al een anatomische kaart van de neuronen in de hersenen van een fruitvlieg, maar ze wisten niet welke rol elke groep neuronen speelde in gedrag. Dus gebruikmakend van populaties vliegen die genetisch gemanipuleerd werden om de activiteit van verschillende neuronen op te voeren, begonnen ze met het karakteriseren van hun effecten.

Bijvoorbeeld een populatie die ineengedoken is wanneer ze in een ondiepe schaal wordt geplaatst. Anderen handelden nog vreemder - “Soms krijg je vliegen die allemaal in cirkels draaien, of ze volgen elkaar allemaal alsof ze in een conga-lijn zitten,“ zei lab technicus Jonathan Hirokawa.

Door het vergelijken van dit gedrag, nauwgezet geregistreerd door de kunstmatige intelligentie, met de gegevens over welke neuronen actief waren, konden de onderzoekers erachter komen welke neuronen betrokken waren bij verschillende gedragingen..

Eet, vlieg, maat

Uiteindelijk wordt gehoopt dat de resultaten van het onderzoek kunnen worden toegepast op andere dieren en misschien zelfs mensen, met hun miljarden neuronen. “Vliegen doen alle dingen die een organisme in de wereld moet doen,” zei, hoofdauteur van de studie die de resultaten beschrijft.

“Ze moeten voedsel vinden, ze moeten ontsnappen aan roofdieren, ze moeten een partner vinden, ze moeten zich voortplanten.”

De volledige details van het onderzoek waren in het tijdschrift Cell.

  • Insecten leren robots om de prooi te volgen