Per la prima volta in assoluto, gli scienziati hanno mappato il cervello di un insetto con più di mezzo milione di sinapsi

Gli scienziati hanno creato una ricostruzione 3D del cervello del moscerino della frutta, che contiene più di 3.000 neuroni e mezzo milione di sinapsi. La nuova ricostruzione 3D rivela l’architettura del sistema nervoso degli insetti, compresi i tipi di neuroni e le loro interconnessioni, e fornisce informazioni su come il cervello elabora le informazioni e genera il comportamento. Lo studio mostra che il cervello è altamente interconnesso, con abbondanti feedback dai neuroni e molteplici nuovi motivi circuitali.

Alcune caratteristiche del cervello della Drosophila sono simili alle architetture avanzate di deep learning, fornendo una base per futuri studi sui circuiti neurali. I risultati aprono la strada a una migliore comprensione della funzione cerebrale, con potenziali applicazioni nell’intelligenza artificiale e nella robotica.

Un team di scienziati guidato dal professor Winding dell’Università di Cambridge ha utilizzato la microscopia elettronica per visualizzare il cervello della larva di Drosophila melanogaster e ricostruire accuratamente le sue connessioni sinaptiche. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science. L’analisi ha mostrato che il cervello del bruco contiene 3.016 neuroni e 548.000 sinapsi. I ricercatori hanno condotto un’analisi dettagliata dell’architettura del circuito del cervello, inclusi tipi di connessioni e neuroni, nodi di rete e decorazioni del circuito.

Il team ha anche trovato un’ampia integrazione multisensoriale nel cervello e molteplici percorsi interconnessi di varia profondità dai neuroni sensoriali ai neuroni efferenti che formano una rete di elaborazione distribuita. Il cervello aveva una struttura altamente ripetitiva, con il 41% dei neuroni che riceveva input ripetuti su lunghe distanze. Tuttavia, questo non è stato distribuito uniformemente ed è stato particolarmente elevato nei domini coinvolti nell’apprendimento e nella scelta del lavoro. I neuroni dopaminergici che controllano l’apprendimento erano tra i neuroni più frequentemente replicati nel cervello.

applicazioni nell’intelligenza artificiale

È anche possibile che alcune delle caratteristiche architettoniche osservate nel cervello delle larve di Drosophila possano essere utilizzate per fornire informazioni sulle architetture dell’intelligenza artificiale (AI). In particolare, la natura ripetitiva delle sinapsi di Drosophila può fornire informazioni su come gli algoritmi di intelligenza artificiale possono essere progettati per imitare più da vicino i processi decisionali umani.

La nuova connettività sinaptica del cervello larvale della Drosophila fornisce preziose informazioni sui suoi ruoli funzionali e sui motivi del circuito. È possibile che alcune di queste scoperte possano avere applicazioni nell’intelligenza artificiale e nella robotica, il che potrebbe portare a migliori algoritmi decisionali e processi di apprendimento.