科學家實現成年果蠅中運動控制迴路的重建

2021-01-08 科學網

科學家實現成年果蠅中運動控制迴路的重建

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/5 14:58:32

近日，美國哈佛醫學院Wei-Chung Allen Lee及其研究組通過使用自動化透射電鏡，實現對成年果蠅中的運動控制迴路的重建。這一研究成果於2021年1月4日在線發表在《細胞》上。

為了研究運動行為的潛在迴路機制，研究人員使用了連續截面電子顯微鏡（EM）來獲取包含成年雌性黑腹果蠅腹神經索（VNC）的突觸解析度數據集。為了生成此數據集，研究人員開發了GridTape，該技術將自動序列部分收集與自動高通量傳輸EM相結合。使用這個數據集，研究人員測試了神經元網絡，該神經元網絡通過重建控制肢體的所有507個運動神經元來控制腿和翅膀的運動。

結果表明，一類特殊的腿部感覺神經元直接突觸到運動神經元，而在身體兩側都具有最大口徑的軸突，這代表了快速肢體控制的獨特途徑。研究人員提供了對數據集的開放訪問和註冊，以及標準圖集的重建，這能夠將EM和光學顯微鏡數據之間的細胞匹配。研究人員還提供了GridTape指南設計和軟體，從而使大型EM對科學界來說更易於訪問和能夠負擔。

附：英文原文

Title: Reconstruction of motor control circuits in adult Drosophila using automated transmission electron microscopy

Author: Jasper S. Phelps, David Grant Colburn Hildebrand, Brett J. Graham, Aaron T. Kuan, Logan A. Thomas, Tri M. Nguyen, Julia Buhmann, Anthony W. Azevedo, Anne Sustar, Sweta Agrawal, Mingguan Liu, Brendan L. Shanny, Jan Funke, John C. Tuthill, Wei-Chung Allen Lee

Issue&Volume: 2021-01-04

Abstract: To investigate circuit mechanisms underlying locomotor behavior, we used serial-sectionelectron microscopy (EM) to acquire a synapse-resolution dataset containing the ventralnerve cord (VNC) of an adult female Drosophila melanogaster. To generate this dataset, we developed GridTape, a technology that combines automatedserial-section collection with automated high-throughput transmission EM. Using thisdataset, we studied neuronal networks that control leg and wing movements by reconstructingall 507 motor neurons that control the limbs. We show that a specific class of legsensory neurons synapses directly onto motor neurons with the largest-caliber axonson both sides of the body, representing a unique pathway for fast limb control. Weprovide open access to the dataset and reconstructions registered to a standard atlasto permit matching of cells between EM and light microscopy data. We also provideGridTape instrumentation designs and software to make large-scale EM more accessibleand affordable to the scientific community.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.12.013

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31683-4

Cell：《細胞》，創刊於1974年。隸屬於細胞出版社，最新IF：36.216

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