Полученная реконструкция позволила определить наиболее важные части для визуальной обработки, это облегчит построение моделей зрительных систем для других насекомых, сообщили в пресс-службе университета.
Исследователи получили полную модель связи фоторецепторов глаза с первым зрительным нейропилем, ламиной (место первичной обработки зрительной информации) взрослого насекомого. В качестве объекта исследований они использовали Megaphragma viggianii — паразитических наездников. Эти миниатюрные насекомые имеют длину всего около 200 микрометров (0,2 миллиметра). Столь малые размеры тела значительно сокращают время сканирования образцов и последующую постобработку, а стереотипность связей и сходство с пчелой и дрозофилой существенно облегчают реконструкцию коннектома. Все это делает Megaphragma, и в целом микронасекомых удобными объектами для полно-организменной коннектомики. Кроме того, Megaphragma уникальна еще и строением своей нервной системы: более 90% нейронов взрослого насекомого лишены ядер.
Ученые получили серию снимков головы Megaphragma в высоком разрешении на двухлучевом сканирующем ионно-электронном микроскопе. В результате они смогли реконструировать не только нейронные связи в зрительных долях мозга насекомого, но и проанализировать оптику сложных глаз.
Строение зрительной системы сравнивали с таковым у плодовых мушек и медоносных пчел, имеющих бо́льшие размеры. Так, ученые выявили отличия, связанные с миниатюризацией: значительное снижение числа омматидиев (структурных единиц фасеточного глаза насекомых), меньший размер нейронов, отсутствие некоторых типов клеток. Наряду с общим упрощением строения, энтомологи обнаружили специализацию отдельной группы омматидиев к восприятию поляризационного света, и подтвердили это на уровне связей между нейронами.
«Несмотря на то, что зрительная система Megaphragma viggianii значительно упрощена, строение ее все же во многом поразительно схоже с таковым у дрозофилы и пчелы. Полученные нами данные показывают, что нейроны мозга теряют свои ядра не случайно, а строго исходя из функций клеток в коннектоме. Поэтому правильнее говорить не об упрощении строения, а об оптимизации», — рассказала Анастасия Макарова, один из авторов исследования, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры энтомологии биологического факультета МГУ.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
