In een reeks van negen papers in het vakblad Nature presenteerden onderzoekers de meest gedetailleerde breinkaart ooit: het volledige connectoom van een fruitvlieg. Wat betekent deze mijlpaal voor de toekomst van de neurowetenschap?

Het volledige vliegenbrein in kaart

Isabel Beets en Lucas Mergan

Je beslissing om dit artikel te lezen, het omzetten van lichtprikkels op je netvlies tot een beeld van deze tekst, het interpreteren van een reeks woorden tot een coherent verhaal – dit alles wordt aangestuurd door je hersenen. Maar hoe slaagt ons brein hierin? Het antwoord op deze vraag kennen we nog steeds niet helemaal. Dat komt onder andere doordat we nog altijd niet goed weten hoe onze hersenen eruitzien. Grosso modo wel, natuurlijk, maar niet als we inzoomen op de tientallen miljarden neuronen en hoe die exact met elkaar verbonden zijn. Daarover tasten we nog grotendeels in het duister. Onderzoek in andere dieren kan hierbij helpen, en recent is daar een grote doorbraak in gerealiseerd – het volledig in kaart brengen van het brein van de fruitvlieg.

Vijftig miljoen connecties in de hersenen van de fruitvlieg in kaart gebracht

Meer dan een half miljard jaar geleden ontstonden de eerste zenuwstelsels, netwerken van cellen die met elektrische en chemische signalen snelle communicatie binnen een organisme toelieten. Alle dieren, op sponzen na, bezitten nu zo’n zenuwstelsel, gaande van een diffuus web in kwallen tot een centraal aangestuurd netwerk bij de meeste dieren. Aangezien deze geëvolueerd zijn uit een gemeenschappelijke voorouder, zien we ook treffende gelijkenissen tussen al deze dieren: hoe elektrische signalen doorgegeven worden, welke chemische signaalmoleculen aanwezig zijn, en de types netwerkstructuren die we terugvinden.

Dankzij deze overeenkomsten kunnen we modelorganismen gebruiken om onze eigen hersenen beter te begrijpen. Een wirwar aan 86 miljard zenuwcellen ontrafelen is namelijk geen gemakkelijke klus; 140 duizend blijkt een meer haalbare opdracht, bewees een internationaal consortium van honderden onderzoekers in oktober vorig jaar. Zij brachten het brein van de fruitvlieg Drosophila melanogaster volledig in kaart – het zogeheten ‘connectoom’, het geheel van neuronen en connecties die ze met elkaar maken in een zenuwstelsel. Met behulp van elektronenmicroscopie en artificiële intelligentie achterhaalden ze van elk neuron met welke andere neuronen het in contact staat en identificeerden zo meer dan 50 miljoen connecties binnen de hersenen van een volwassen vrouwtjesvlieg.

Het vervolg van dit artikel leest u in de papieren versie van Karakter 91. De volledige tekst verschijnt later online.