Drosophila melanogasterのシナプス部位における電子顕微鏡画像による神経伝達物質の分類

科学分野:

• 神経科学
• コンピュータ生物学
• 電子顕微鏡

背景:

• 高解像度電子顕微鏡でシナプスコネクトームを再構築できます
• 電子マイクログラフからシナプス信号 (刺激/阻害) を決定することは依然として課題です.

研究 の 目的:

• 神経伝達物質の種類を予測するための人工神経ネットワークの開発と検証.
• ドロソフィラ・メラノガスターの脳内の超構造的特徴とトランスミッター分布を分析する.

主な方法:

• 6種類の神経伝達物質 (アセチルコリン,グルタミン酸,GABA,セロトニン,ドーパミン,オクトパミン) を分類するために電子マイクログラフで人工神経ネットワークを訓練する.
• ネットワークが予測するために利用する超構造的特徴を視覚化します.
• ドロソフィラの脳中の神経伝達物質の分布を分析する

主要な成果:

• ニューラルネットワークは,個々のシナプスでは87% ,ニューロンでは94% ,既知の細胞タイプでは91%の予測精度を達成しました.
• 特定神経伝達物質のフェノタイプと相関する微妙な超構造的差異を特定した.
• 共同発達のニューロンは主に単一の素早く作用するトランスミッター (アセチルコリン,グルタミン酸またはGABA) を発現することを発見した.

結論:

• 人工ニューラルネットワークは電子顕微鏡のデータから神経伝達物質の種類を正確に予測できます.
• この方法は,ドロソフィラの脳内のシナプス組織とトランスミッターの景観に関する貴重な洞察を提供します.
• 一般に利用可能な予測は,ハエの研究のための神経科学的な仮説の生成を加速させることができます.