Ученые Вюрцбургского университета в Германии опубликовали первый трехмерный атлас головного мозга земляного шмеля Bombus terrestris, созданный на основе микроКТ-снимков. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell and Tissue Research. С 3D-моделью можно ознакомиться на сайте Insect Brain Database.
Исследователи провели компьютерную микротомографию мозга десяти рабочих особей шмелей, сохранив мозг неповрежденным и добившись изотропного разрешения изображений, то есть одинакового во всех направлениях. Сначала у насекомых аккуратно отделяли головы хирургическим скальпелем, затем мозг внутри головной капсулы на неделю погружали в раствор фосфорновольфрамовой кислоты для окрашивания тканей мозга. После этого каждую голову помещали в пластиковую соломинку под разными углами и проводили томографическое сканирование с разрешением 3,5-3,9 микрометра для получения серии 2D снимков.
В итоговую реконструкцию были включены все 30 нейропилей (сгустков отростков нейронов), различимых на томографических изображениях: пластинки (laminae), мозговое вещество (medullae), дольки (lobulae), антеннальные доли (antennal lobes), глазковые синаптические сплетения (ocellar synaptic plexi), протоцеребральный мост, верхний и нижний отдел центрального тела и другие отделы. Для создания атласа ученые реконструировали мозги десяти шмелей и привели их к усредненной трехмерной модели мозга.
Шмели играют роль модельного организма для исследования обучения и зрения, однако для понимания нейробиологических принципов, лежащих в основе поведения насекомых, ученым требуется детальное знание анатомии мозга и нейронной организации. Для этой цели и создают стандартные атласы мозга, которые уже имеются для плодовых мушек Drosophila melanogaster, жуков, ос, бабочек или медоносных пчел Apis mellifera.
Все атласы до сих пор создавали на основе окрашивания нейропилей иммуноцитохимическим методом и последующей конфокальной микроскопии, что подразумевает отделение мозга от головной капсулы. В результате нейронные ткани деформируются, а наиболее уязвимыми к повреждению являются антенные и зрительные доли мозга. В то же время этот метод дает более контрастные изображения, чем микроКТ, поэтому ученые планируют создать полную модель мозга шмелей и с помощью стандартного подхода, а потом объединить данные для более подробного атласа с высоким разрешением, контрастностью и точным положением нейропилей относительно друг друга.