Er waren een hoop afbeeldingen voor nodig – lees 21 miljoen – maar dan heb je ook wel wat.
Het volledig in kaart brengen van het menselijke brein is iets waar wetenschappers tot nu toe alleen nog maar van kunnen dromen. Onze hersenen zitten namelijk zo ingewikkeld in elkaar dat het nog lange tijd zal duren voordat die droom uitkomt. Toch hebben onderzoekers onlangs wel een belangrijke stap in de richting gezet door het brein van een fruitvlieg gedetailleerd in kaart te brengen. En je weet wat ze zeggen: vele kleintjes maken een grote.
Lees ook: Waar komen fruitvliegjes zo snel vandaan?
Honderdduizend cellen
Het brein van de fruitvlieg (Drosophila melanogaster) heeft de grootte van een maanzaadje, en bestaat uit 100.000 neuronen (zenuwcellen). Om daar een gedetailleerde kaart van te maken, was geen fluitje van een cent. Het team had dan ook niks aan conventionele methodes.
Daarom ontwikkelde het een nieuwe methode, waarbij gebruik werd gemaakt van de techniek serial section transmission electron microscopy genaamd. Dat werkte als volgt. Allereerst werden celmembranen met zware metalen gemarkeerd, waardoor de contouren van de neuronen en de synapsen waarmee ze waren verbonden, werden aangeduid.
Vervolgens werden elektronenstralen door de hersenen geschoten. Deze elektronen verspreidden en reflecteerden wanneer ze metaal raakten – op dezelfde manier wanneer röntgenfoto’s worden geblokkeerd wanneer ze bot raken.
21 miljoen breinplaatjes
Verder zorgden twee hogesnelheidscamera’s en twee op maat gemaakte systemen ervoor om het proces van het verzamelen van miljoenen hersenafbeeldingen veel sneller dan normaal te maken. Binnen zeven minuten kon er een foto van een hersenplak worden geproduceerd – dat is zo’n vijf keer sneller dan bij conventionele methodes.
In totaal waren er 21 miljoen afbeeldingen van ruim zevenduizend hersenplakjes – die werden samengevoegd – nodig om een compleet beeld van het brein van een volwassen fruitvlieg te krijgen.
Nog lang niet
De brain map heeft al tot een aantal ontdekkingen geleid. Zo ontdekte de groep neuronen en een belangrijke signaaloverdracht die nog niet eerder waren geïdentificeerd. Ook traceerden de onderzoekers een groep neuronen in de hersenen die betrokken is bij geheugen en leren.
Kan dezelfde techniek ook worden toegepast op ons brein? Dat is lastig, gezien het feit dat mensen miljoenen keer meer hersencellen heeft dan een fruitvlieg, dus de methode zal flink moeten worden opgeschaald voordat wetenschappers het menselijk brein in kaart kunnen brengen. Oh well.
Bronnen: Cell (pdf), ScienceAlert, Engadget
Beeld: Z. Zheng et al./Cell 2018
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!