Integracja czynności mózgu u muszki owocowej
Projekt FLIACT (Systems neuroscience of Drosophila: from genes to circuits to behaviour) stanowił pierwszą sieć kształcenia początkowego (ITN) poświęconą badaniom z dziedziny neuronauki systemów na przykładzie muszki owocowej Drosophila melanogaster. Zadaniem projektu FLIACT było umożliwienie postępów w wiedzy o podstawach genetycznych zachowań wrodzonych i nabytych. Analizowano mechanizmy molekularne i komórkowe nawigacji zależnej od bodźców zmysłowych, zachowań społecznych i modulowania wrodzonej odpowiedzi na stany wewnętrzne. Badacze z sieci opracowali przełomowe narzędzia i schematy do wyjaśniania ważnych czynności mózgu, w tym podejmowania decyzji w oparciu o percepcję. Aby oceniać zachowania społeczne dorosłych muszek, uczeni z projektu FLIACT stworzyli oprogramowanie do śledzenia zwierząt, dzięki któremu monitorowano interakcje między wieloma muszkami. Zbudowano sferyczne bieżnie do przetrzymywania pojedynczej muszki i oceniania jej orientacji po poddaniu kontrolowanym bodźcom węchowym. Wykorzystano urządzenie Flywalk, służące do automatycznego śledzenia i kontrolowanej stymulacji węchowej oraz obrazowania dwufotonowego. Z jego użyciem badano rolę neuronów wstawkowych zmysłu powonienia w generowaniu odpowiedzi behawioralnej w postaci atrakcji lub unikania. W poszukiwaniu pożywienia Drosophila kieruje się wzrokiem i powonieniem. Uczestnicy projektu FLIACT starali się wyjaśnić odpowiedzi wzrokowe poprzez charakterystykę właściwości odpowiedzi fotoreceptorów na światło o różnej długości fali. Zmapowano neurony połączone synapsami z neuronami grzbietowymi układu wzrokowego dorosłych muszek. W stadium larwalnym muszki Drosophila są silnie uzależnione od umiejętności wykrywania gradientów bodźców chemicznych w celu odnalezienia pożywienia. W ramach projektu FLIACT opracowano znacznik zamkniętej pętli, aby określić zasady konwersji kontrolowanych optogenetycznie sygnałów zmysłowych do odpowiedzi ruchowych. Poczyniono znaczące postępy w mapowaniu szlaków neuronalnych uczestniczących w tym procesie konwersji. Odpowiedzi behawioralne są z natury adaptywne. Uczestnicy projektu FLIACT stwierdzili, że wytwarzanie jajeczek u zapłodnionych samic muszek radykalnie zwiększa ich zapotrzebowanie na sód. Odkryli też, że kopulacja znacząco wpływa na przetwarzanie bodźców smakowych i składania do przyjmowania pokarmów słonych. W ewolucyjnej skali czasowej zachowania zmieniają się w ramach procesu specjacji. Naukowcy z projektu FLIACT przeprowadzili badania przesiewowe gatunków Drosophila, wykrywając uderzające różnice w preferencjach dotyczących zapachu. Muszki z gatunku D. suzukii składały jaja na świeżych, dojrzałych owocach, podczas gdy inne gatunki preferowały gnijące owoce. Wyniki projektu FLIACT sugerują, że ta różnica może być spowodowana zmianami w obwodowym układzie chemosensorycznym. Przez ostatnie dziesięciolecia muszki Drosophila stanowiły doskonały model do badania chorób człowieka. Amyloid beta jest głównym składnikiem płytek występujących w chorobie Alzheimera. Przetestowano wpływ mutacji peptydu amyloidowego beta na układ powonienia u larw muszki. Okazało się, że te mutacje powodowały podobne problemy z orientacją, jak u pacjentów na wczesnych etapach neurodegeneracji. Dowodzi to słuszności koncepcji prowadzenia na muszkach Drosophila badań przesiewowych leków na choroby człowieka, w tym chorobę Alzheimera. Podczas współpracy w ramach sieci FLiACT (2011-2015) naukowcy i doktoranci prowadzili wytężone działania popularyzatorskie i propagowanie społecznego zaangażowania w naukę. Działania popularyzatorskie projektu FLIACT objęły międzynarodową szkołę letnią w Lizbonie, warsztaty w Ghanie oraz opracowanie aplikacji mobilnej w postaci gry (na urządzenia z systemem Apple i Android) dla każdego. Uczestnicy projektu FLIACT mają nadzieję, że uda im się zwiększyć powszechną świadomość znaczenia muszek Drosophila dla badań podstawowych i neuronauki stosowanej.
Słowa kluczowe
Czynności mózgu, Drosophila melanogaster, percepcja, poznanie, FLIACT, neurodegeneracja
