Zwei Jahre nach der Veröffentlichung des vollständigen Konnektoms des Gehirns der adulten Fruchtfliege Drosophila melanogaster wurde nun ein weiterer wichtiger Schritt zum Verständnis gemacht, wie das Nervensystem eingehende Informationen verarbeitet und Verhalten hervorbringt. Während im vorherigen FlyWire-Konnektom etwa 130.000 Neuronen des Gehirns kartiert wurden, erweitert das neu veröffentlichte Brain and Nerve Cord Connectome (BANC) diesen Ansatz auf das gesamte zentrale Nervensystem, indem Gehirn und ventraler Nervenstrang (VNC) in einem einzigen zusammenhängenden Volumen erfasst werden.
Der VNC, der homolog zum Rückenmark der Wirbeltiere ist, enthält viele der neuronalen Schaltkreise, die Bewegungen steuern und sensorische Informationen aus dem Körper verarbeiten. Das BANC-Konnektom umfasst rund 40 Millionen synaptische Verbindungen und ermöglicht es, neuronale Signalwege von sensorischen Eingängen durch das zentrale Nervensystem bis hin zu motorischen, endokrinen und viszeralen Ausgängen zu verfolgen. Die Analyse dieses Netzwerks zeigte, dass ein großer Teil der Steuerung des Körpers in lokalen Schaltkreisen organisiert ist, die über auf- und absteigende Interneurone untereinander, sowie mit dem Gehirn verbunden sind.
Die AG Pankratz brachte erneut ihre Expertise zu den neuroendokrinen Schaltkreisen der Drosophila-Larve in das Projekt ein. Dabei identifizierte die Gruppe wichtige endokrine Neuronen und erstmals alle 20 Hugin-Neuronen in einem elektronenmikroskopischen Volumen einer adulten Fliege. Darüber hinaus identifizierte sie eine Gruppe wichtiger sensorischer Neuronen, die an der Homöostase der internen Physiologie des Tieres beteiligt sind und zuvor bereits in der Larve charakterisiert worden waren (Miroschnikow et al., 2026, bioRxiv).
Zusammen mit dem zuvor veröffentlichten FlyWire-Konnektom, dem später veröffentlichten Male-CNS-Datenset, sowie den verfügbaren Konnektomen der Drosophila-Larve eröffnet BANC nun neue Möglichkeiten, Neuronen und ihre Konnektivität über verschiedene Datensätze und Entwicklungsstadien hinweg zu vergleichen. Damian Demarest und Prof. Michael J. Pankratz sind Koautoren der Studie, die nun in Nature veröffentlicht wurde.”
Publikation:
Distributed control circuits across a brain-and-cord connectome.
Bates AS, Phelps JS, Kim M, Yang HH, Matsliah A, Ajabi Z, Perlman E, Delgado KM, Osman MAM, Salmon CK, Gager J, Silverman B, Renauld S, Salman F, Patel J, Collie MF, Fan J, Pacheco DA, Zhao Y, Zhang W, Serratosa Capdevila L, Roberts RJV, Munnelly EJ, Griggs N, Langley H, Moya-Llamas B, Zhang Z, Maloney RT, Yu SC, Sterling AR, Sorek M, Kruk K, Serafetinidis N, Dhawan S, Klemm F, Brooks P, Lesser E, Jones JM, Pierce-Lundgren SE, Lee SY, Luo Y, Cook AP, McKim TH, Giakoumas DS, Gorko B, Ellis-Joyce J, Zhang J, Kophs EC, Falt T, Negron-Morales AM, Burke A, Hebditch J, Willie KP, Willie R, Popovych S, Kemnitz N, Ih D, Lee K, Lu R, Halageri A, Bae JA, Jourdan B, Schwartzman G, Demarest DD, Behnke E, Bland D, Kristiansen A, Skelton J, Stocks T, Garner D, Hernandez A, Kumar S; BANC-FlyWire Consortium; Daly KC, Dorkenwald S, Collman F, Suver MP, Fenk LM, Pankratz MJ, Yao Z, Wang F, Huston SJ, Stürner T, Jefferis GSXE, Eichler K, Seeds AM, Hampel S, Agrawal S, Okubo TS, Zandawala M, Macrina T, Adjavon DY, Funke J, Tuthill JC, Azevedo A, Seung HS, de Bivort BL, Murthy M, Drugowitsch J, Wilson RI, Lee WA.Nature. 2026 Jun 8. doi: 10.1038/s41586-026-10735-w. Online ahead of print.PMID: 42259917
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10735-w
Kontakt
Prof. Dr. Michael Pankratz
Universität Bonn
Life & Medical Sciences Institute (LIMES)
Molekulare Hirnphysiologie & Verhaltensforschung
e-mail: pankratz@uni-bonn.de