Um Verhalten zu verstehen, muss man die Netzwerke verstehen, aus denen Verhalten entsteht. Und was ist ein Gehirn (oder besser ein zentrales Nervensystem), wenn nicht das Netzwerk, das dem gesamten Verhalten eines Tieres zugrunde liegt? Mit der Veröffentlichung des ersten vollständigen zentralen Schaltplans einer erwachsenen Fruchtfliege ist das bislang größte rekonstruierte Konnektom, das fast 140.000 Neuronen und 50 Millionen Synapsen umfasst, nun vollständig der Öffentlichkeit zugänglich. Obwohl das Gehirn von Drosophila melanogaster von der physischen Größe her klein ist, wäre eine manuelle Nachverfolgung der Zellen nicht möglich gewesen. Stattdessen lieferten Computertools automatisierte Rekonstruktionen und Synapsenvorhersagen.
Aber selbst mit den fortschrittlichsten KI-Tools war menschliches Engagement immer noch sehr wichtig – und es kam in Form des FlyWire-Konsortiums. Das aus über 200 Menschen aus der ganzen Welt bestehende Konsortium hatte die Aufgabe, zunächst alle von den automatisierten Tools durchgeführten neuronalen Nachverfolgungen der Neuronen Korrektur zu lesen und alle auftretenden Fehler und Irrtümer zu korrigieren. Nachdem dies erledigt war, bestand die nächste Aufgabe des Konsortiums darin, mit der Identifizierung von Zellen und der Zuordnung von Zelltypen zu beginnen.
Als Teil des Konsortiums brachte Damian Demarest von der AG Pankratz die Expertise seiner Gruppe ein, indem er sich hauptsächlich auf neuroendokrine Zellen konzentrierte, da sie diese und ihre Konnektivität und Funktion im Zusammenhang mit enterischen Prozessen in der Drosophila-Larve erforschen. Er identifizierte die zentralen insulinproduzierenden und Hugin freisetzenden Neuronen zusammen mit einer großen Anzahl von Zellen, die andere spezifische Neuropeptide freisetzen, indem er ihre Morphologie und Konnektivität untereinander verglich, sowie untersuchte, wie diese Verbindungen im Larven-Konnektom aussehen. Interessanterweise fand das Pankratz-Labor viele Ähnlichkeiten sowohl in der Zelltypanzahl, der Morphologie als auch in der Konnektivität zwischen diesen sehr unterschiedlichen Entwicklungsstadien.
Als Teil des FlyWire-Konsortiums, einem Zusammenschluss aller am Projekt beteiligten Autoren, ist die AG Pankratz Co-Autor der beiden FlyWire-Flaggschiff-Paper in Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-024-07558-y; https://www.nature.com/articles/s41586-024-07686-5). Darüber hinaus ist der Erstautor des zweiten Artikels, Philipp Schlegel, ein ehemaliger Doktorand des Pankratz-Labors.
Publikationen:
Sven Dorkenwald, Arie Matsliah, Amy R. Sterling, Philipp Schlegel, Szi-chieh Yu, Claire E. McKellar, Albert Lin, Marta Costa, Katharina Eichler, Yijie Yin, Will Silversmith, Casey Schneider-Mizell, Chris S. Jordan, Derrick Brittain, Akhilesh Halageri, Kai Kuehner, Oluwaseun Ogedengbe, Ryan Morey, Jay Gager, Krzysztof Kruk, Eric Perlman, Runzhe Yang, David Deutsch, Doug Bland, FlyWire Consortium, Neuronal wiring diagram of an adult brain. Nature 634, 124–138 (2024).
Philipp Schlegel, Yijie Yin, Alexander S. Bates, Sven Dorkenwald, Katharina Eichler, Paul Brooks, Daniel S. Han, Marina Gkantia, Marcia dos Santos, Eva J. Munnelly, Griffin Badalamente, Laia Serratosa Capdevila, Varun A. Sane, Alexandra M. C. Fragniere, Ladann Kiassat, Markus W. Pleijzier, Tomke Stürner, Imaan F. M. Tamimi, Christopher R. Dunne, Irene Salgarella, Alexandre Javier, Siqi Fang, Eric Perlman, Tom Kazimiers, Sridhar R. Jagannathan, Arie Matsliah, Amy R. Sterling, Szi-chieh Yu, Claire E. McKellar, FlyWire Consortium, Marta Costa, H. Sebastian Seung, Mala Murthy, Volker Hartenstein, Davi D. Bock & Gregory S. X. E. Jefferis, Whole-brain annotation and multi-connectome cell typing of Drosophila, Nature volume 634, pages139–152 (2024)