Ученые впервые картировали мозг насекомого полностью.
Для этого они провели электронную микроскопию всего объема мозга личинки дрозофилы с посинаптическим разрешением, охватывающие все нейроны центральной нервной системы, а также аксоны сенсорных и дендриты моторных нейронов, что позволило реконструировать все нервные пути от чувствительного ввода до двигательного вывода. Попутно проводилась аналогичная работа с мозгом взрослого насекомого.
Всего получилось 3016 нервных клеток и примерно 548 тысяч синапсов. 73 процента узлов ввода-вывода были задействованы в процессах обучения. Основанная на синаптических связях иерархическая кластеризация позволила выделить 93 типа нейронов, что укладывалось в их классификацию по морфологическим и функциональным признакам.
Для отслеживания полного прохождения сигналов по полисинаптическим сетям всего мозга ученые разработали отдельный алгоритм, с помощью которого они изучили пути прямой (от органов чувств к движениям) и обратной связи (она оказалась распределенной и многоуровневой), мультисенсорную интеграцию (хорошо развитую) и межполушарные взаимодействия.
41 процент нейронов получали по длинной цепочке возвратный ввод сигнала. Распределение такой рекуррентности было неравномерным — сильнее всего она прослеживалась в областях, отвечающих за обучение и выбор действий, особенно в стимулирующих обучение дофаминергических нейронах. Многие нервные клетки с аксонами, идущими в другое полушарие, принадлежали к узлам ввода-вывода и имели синаптические связи друг с другом, что способствовало межполушарному взаимодействию.
Сигналы нисходящих нейронов идут к небольшой фракции премоторных элементов, которые могут играть важную роль в переключении между видами движений. Часть этих популяции нервных клеток взаимодействует с низкоуровневыми постсенсорными интернейронами, модулирующими обработку информации от органов чувств.