| Аннотация |
Комплексный подход в нейроанатомии, от изучения отдельных нейронов к реконструкции и анализу нейронных сетей, и полных коннектомов, играет большую роль в современной нейробиологии. Большие размеры мозга и высокое число нейронов главных модельных объектов затрудняют эту работу. Микронасекомые, напротив, сочетают миниатюрные размеры, небольшое число нейронов и сохранение функциональности мозга, что делает их удобным объектом для коннектомики и других передовых нейробиологических направлений (Makarova et al., 2021). В рамках реализации предыдущего проекта было показано, что все изученные микронасекомые сохраняют способность к обучению и формированию памяти, что делает их еще более перспективными объектами для нейробиологических работ. Так же в завершённом проекте было показано, что лизис ядер нейронов представляет собой более распространенное явление миниатюризации, независимо развившееся по крайней мере дважды в разных семействах одного отряда (Mymaridae и Trichogrammatidae) (Polilov et al., 2023). Изученные представители с практически безъядерным мозгом сохраняют сложные формы поведения и локомоции, что свидетельствует о том, что безъядерные нейроны остаются функциональными.
Данный проект является логическим продолжением и развитием проекта 2022 г. и представляет собой комплексную работу в нескольких направлениях, каждое из которых предопределено результатами проекта 2022 г. и принципиально важно для понимания влияния размеров тела на строение и работу мозга насекомых. В проекте будут задействованы новейшие морфологические методы и подходы, в первую очередь объемная трёхмерная электронная микроскопия. Миниатюрные размеры наших объектов позволяют исследовать их целиком с нанометровым разрешением (Polilov et al., 2021). Будет проведено комплексное изучение ассоциативных центров мозга Megaphragma, уделяя особое внимание строению нейронных цепей ответственных за интеграцию различных видов зрительной информации в рамках формирования памяти и половому диморфизму этих структур. Отдельной задачей проекта будет проведение экспериментов по изучению эффективности обучения и памяти у мельчайших паразитических наездников с уникальной безъядерной нервной системой. Будет дана оценка изменений, связанных с влиянием размера мозга и строения безъядерных нейронных цепей на эффективность обучения. Согласно современным представлениям, экспрессия генов необходима для долговременной пластичности синапсов, которая является основой памяти у животных, а отсутствие ядра в нейронах делает транскрипцию невозможной. В виду этого, изучение ультраструктуры безъядерных нейронов и нейроархитектуры нейронных сетей, вместе с поведенческими экспериментами по изучению способности к обучению и формированию разных типов памяти у насекомых с безъядерным мозгом представляет фундаментальный интерес для нейробиологии, так как могут дать ответы на вопросы о существовании неизвестных механизмов формирования и консолидации памяти у животных.
Результаты проекта внесут значительный вклад в представление о строении и функционировании мозга животных, принципов работы безъядерных нейронных цепей, а также могут быть полезными для прикладных нейробиологических задач по разработке биоморфных нейронных сетей.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
