166,700 न्यूरॉनों का नक्शा दिखाता है कि नर और मादा मक्खियों के मस्तिष्क कहाँ अलग होते हैं

लिंगों के बीच आनुवंशिक अंतर अलग व्यवहार निर्देशित करने वाले परिपथों में कैसे बदलते हैं? पूरे तंत्रिका तंत्र के स्तर पर इस प्रश्न का अध्ययन करने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने नर फल-मक्खी के मस्तिष्क और वेंट्रल नर्व कॉर्ड का पुनर्निर्माण किया। परिणाम एक कनेक्टोम है—न्यूरॉनों और उन्हें जोड़ने वाले सिनैप्स का नक्शा। पहली बार ऐसा नक्शा उसी वयस्क नर में मस्तिष्क, ऑप्टिक लोब और कशेरुकियों की रीढ़ की हड्डी के कार्यात्मक समकक्ष को समेटता है।

शोधकर्ताओं ने एक नर Drosophila melanogaster के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को अत्यंत पतले खंडों में काटा और हर सतह की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की। कृत्रिम बुद्धिमत्ता के एल्गोरिदम ने लाखों छवियों को संरेखित कर कोशिकाओं का त्रि-आयामी रूप बनाया; विशेषज्ञों ने परिणाम को सुधारा और अंकित किया। Cell में प्रकाशित कार्य में 166,700 न्यूरॉन, 12.4 करोड़ सिनैप्टिक संपर्क और अलग-अलग जीवों में पहचाने जा सकने वाले 11,710 कोशिका-प्रकार हैं। लेखकों के अनुसार मानवीय जाँच 44 वर्षों के श्रम के बराबर थी।

टीम ने नर पुनर्निर्माण की तुलना मौजूदा मादा नक्शों से की। लगभग 95% मस्तिष्क न्यूरॉन दोनों लिंगों में साझा कोशिका-प्रकार थे। नर की 5% से थोड़ी कम कोशिकाएँ केवल नर में थीं या लैंगिक द्विरूपी थीं—दोनों में मौजूद, पर आकार या संपर्क में अलग—जबकि मादा मस्तिष्क में यह हिस्सा 3% से कम था। ये कोशिकाएँ बेतरतीब नहीं थीं; वे निर्णय और व्यवहार नियंत्रण से जुड़े उच्च-स्तरीय क्षेत्रों में केंद्रित थीं।

कोशिकाओं के इस छोटे हिस्से का वायरिंग पर बड़ा विस्तार था। नर मस्तिष्क के लगभग 12% न्यूरॉनों में लिंग-संबंधी संपर्क-अंतर थे, जबकि मादा मस्तिष्क के लिए 4% बताया गया। कई द्विरूपी न्यूरॉन fruitless और doublesex व्यक्त करते थे, जो मक्खियों में लिंग-निर्धारण से जुड़े जीन हैं। नक्शा दिखाता है कि ये कोशिकाएँ घने जुड़े केंद्र बनाकर संवेदी संकेतों को अलग परिपथों में मोड़ सकती हैं; अकेला नक्शा यह सिद्ध नहीं करता कि कौन-सा संपर्क कौन-सा व्यवहार पैदा करता है।

मस्तिष्क और तंत्रिका-रज्जु को एक सतत पुनर्निर्माण में शामिल करने से नए प्रश्न संभव होते हैं। अलग खंड देखने के बजाय वैज्ञानिक दृश्य, गंध या स्वाद की सूचना से लेकर पैरों, पंखों और दूसरी संरचनाओं को नियंत्रित करने वाले मोटर न्यूरॉनों तक पूरा मार्ग खोज सकते हैं। डेटा CC BY लाइसेंस के तहत सार्वजनिक है, ताकि अन्य समूह इसकी जाँच, तुलना और परिकल्पना-परीक्षण कर सकें।

नर कनेक्टोम एक विस्तृत नक्शा है, सक्रिय तंत्र की रिकॉर्डिंग नहीं। यह प्रणय, आक्रामकता, भोजन और गति के प्रयोगों के लिए संभावित स्थान और संपर्क बताता है। ये परिपथ व्यवहार-अंतर कैसे पैदा करते हैं, इसे स्थापित करने के लिए जीवित जानवरों में गतिविधि दर्ज करना, चुने हुए न्यूरॉनों को बदलना और अधिक व्यक्तियों में तुलना दोहराना आवश्यक होगा। उपलब्धि यह है कि अब यह प्रयोगात्मक श्रृंखला पूरे तंत्र के स्तर पर संभव है।