Mosquito Brain Atlas Aims to Reveal Neural Circuitry of Behavior

Hyttysen pää on noin lyijykynänkärjen kokoinen, mutta sillä on vaarallinen voima: se on malarian, keltakuumeen ja zikan sekä muiden veriteitse tarttuvien tautien levittäjä. Useimmissa hyttyslajeissa naaraat ovat vaarallisempi sukupuoli. Ne juovat – ja siirtävät – verta.

Nyt tutkijat ovat ensimmäistä kertaa rakentaneet atlaksen naarashyttysen aivoista. Resurssi, joka on vapaasti saatavilla osoitteessa mosquitobrains.org, esittää aivokartan, joka voi lopulta auttaa paljastamaan piirit, jotka motivoivat naarashyttysiä puremaan.

”Yritämme rakentaa hyttysneurobiologian alaa”, sanoo työtä johtanut Howard Hughes Medical Institute (HHMI) -tutkija Leslie Vosshall. Hän toivoo, että uuden atlaksen avulla hyttystutkijat eri puolilta maailmaa voivat jakaa tietoja ja ymmärtää paremmin, mitkä hyttysen aivojen osat ohjaavat eri käyttäytymismalleja.

”Jossain tuon naaraan aivoissa on ajatus aistia ihmistä, lentää kohti ihmistä, laskeutua ihmisen päälle sekä purra ja juoda ihmisen verta”, sanoo Vosshall, joka työskentelee neurobiologina The Rockefeller Universityssä. ”Jossain näissä aivoissa sijaitsevat päätöksenteko, motivaatio ja nälkä.”

Mosquito Brain Atlas Aims to Reveal Neural Circuitry of Behavior Slideshow

Uusi hyttysen aivojen atlas tarjoaa tutkijoille kurkistuksen hyttysten (kuvassa Aedes aegypti -hyttynen) pään sisälle ja voi antaa vihjeitä käyttäytymisestä.

Credit: © Alex Wild, käytetty luvalla

HHMI:n tutkija Leslie Vosshall päästää hyttysen ruokailemaan itseään hyttyshuoneessa Rockefellerin yliopiston hyttyshuoneessa.

Credit: ©Alex Wild, käytetty luvalla

Naaraspuoliset Aedes aegypti -hyttyset (yksi kuvassa) syövät verta. Aivojen hermosoluryhmien kartoittaminen voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään syömisen ja muun käyttäytymisen taustalla olevia virtapiirejä.

Credit: ©Alex Wild, käytetty luvalla

Mutta uroshyttyset ovat tiukasti kasvissyöjiä, naaraat purevat ja syövät ihmisiä ja muita eläimiä saadakseen ravintoa kehittyville munille. Mutta kukaan ei tiedä, mitkä aivojen osat ohjaavat tätä puremiskäyttäytymistä – tai mitä tahansa käyttäytymistä, Vosshall sanoo. Vastatakseen tähän kysymykseen tutkijat tarvitsevat ensin kartan, josta käy ilmi, miten hyttysten noin 100 000 hermosolua kytkeytyvät toisiinsa. Noin vuosi sitten Vosshall ja kollegat ryhtyivät tekemään sellaista: he alkoivat vaivalloisesti värjätä ja valokuvata kymmenien Aedes aegypti -naarashyttysten aivoja.

Meg Younger, Vosshallin laboratoriossa työskentelevä väitöskirjatutkija, joka johti hanketta, yhdisti jokaisen kuvan yhteen ja poisti yksittäisten aivojen hienovaraiset erityispiirteet, jotta saatiin aikaan edustava atlas. Atlas kuvaa neuroniryhmien sijaintia aivoissa – ikään kuin antaisi niille kotiosoitteen. Aiemmin tutkijoilla oli epämääräinen käsitys siitä, missä tietyt neuronit sijaitsivat, Vosshall sanoo, ”mutta nyt he voivat kartoittaa ne melko tarkasti tämän verkkosivuston avulla.”

Verkossa saatavilla olevan resurssin avulla tutkijat voivat asettaa tietonsa referenssiaivojen päälle ja nähdä, miten heidän tutkimansa neuronit liittyvät muiden ryhmien tutkimiin neuroneihin. ”Ihmiset näkevät heti yhdellä silmäyksellä, miten nämä erilaiset neuronisarjat liittyvät toisiinsa”, Vosshall sanoo.

Tutkijat voivat myös kerrostaa yksittäisten neuronien toimintoja referenssiaivojen päälle, mikä auttaa kartoittamaan erilaisten käyttäytymismuotojen virtapiirejä, kuten sitä, miten hyttyset aistivat hajuja. Sen ymmärtäminen, miksi hyttyset päättävät purra tiettyjä ihmisiä, voi lopulta auttaa tutkijoita kehittämään uusia työkaluja hyttysten välittämien tautien leviämisen vähentämiseksi.

Jatkossa, Younger sanoo, ryhmä haluaa kehittää vertailuaivot uroshyttysille. Koska naaraat purevat ja urokset eivät, sen ymmärtäminen, miten näiden kahden sukupuolen aivot eroavat toisistaan, voisi tarjota vielä enemmän tietoa käyttäytymisestä.

Aivojen atlaksen kehittäminen muilla hyönteislajeilla on osoittautunut korvaamattomaksi sen ymmärtämiseksi, mitkä neuronit osallistuvat eri käyttäytymismalleihin. Esimerkiksi hedelmäkärpäsillä HHMI:n Janelia Research Campuksen tutkijat ovat tunnistaneet hedelmäkärpäsen aivoissa neuroneja, jotka liittyvät kävelyyn, siipien hoitamiseen ja jopa aggressiivisuuteen.

”Toivomme, että mosquitobrains.org on moottori, jonka avulla hyttysbiologit pystyvät ymmärtämään hyttyskäyttäytymisen neuraalista perustaa”, Younger sanoo. Hän uskoo, että työkalu voisi olla uusi ajuri yhteistyölle.