Dit artikel beschrijft de voltooiing van het eerste volledige connectoom van het mannelijke centrale zenuwstelsel (CNS) van de Drosophila (fruitvlieg), bestaande uit het brein, de optische lobben en het ventrale zenuwsnoer.
Belangrijkste wetenschappelijke inzichten:
- Er zijn 262 sekse-specifieke en 114 seksueel dimorfe celtypen geïdentificeerd, die samen 4,8% van het centrale brein beslaan.
- Seksueel dimorfisme is geconcentreerd in de hogere hersencentra, terwijl de sensorische en motorische periferie grotendeels gelijk (isomorf) zijn tussen mannetjes en vrouwtjes.
- Het onderzoek toont aan dat bescheiden veranderingen in neurale schakelingen een brede invloed kunnen hebben op het functioneren van het gehele brein.
Beschikbare tools en data: Er is een uitgebreid ecosysteem aan tools beschikbaar voor onderzoekers, waaronder de MaleCNS Connectome site, Neuprint, Neuroglancer en de MaleCNS Cell Type Explorer. De dataset is gelicentieerd onder CC-BY en is ontwikkeld door teams van HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research.
Connectoom van het Mannelijke Centrale Zenuwstelsel (CNS)
Wetenschappelijke bevindingen
Door de connectomen van het mannelijke en vrouwelijke vliegenbrein te vergelijken, hebben we 262 sekse-specifieke en 114 seksueel dimorfe celtypen geïdentificeerd, die samen 4,8% van het centrale brein vormen. Met behulp van vergelijkende connectomics van het gehele brein onthullen we specifieke circuits die voortkomen uit verschillende sensorische stromen. Daarnaast leggen we algemene principes bloot over hoe neurale architectuur de capaciteit codeert voor gedragingen die gedeeld worden tussen seksen, sekse-specifiek zijn of flexibel zijn.
We stellen vast dat sekse-specifieke en dimorfe neuronen geconcentreerd zijn in hogere hersencentra, terwijl de sensorische en motorische periferie grotendeels isomorf zijn. Hoewel deze neuronen slechts een klein fractie van alle neuronen uitmaken, plant dimorfisme zich voort door het zenuwstelsel via dimorfe connectiviteit. Dit bevestigt een fundamenteel idee in de connectomics: zelfs bescheiden veranderingen in de schakelingen kunnen een brede invloed op het hele brein uitoefenen.
Deze bron maakt het mogelijk om neurale circuits te verkennen die het gehele centrale zenuwstelsel beslaan en deze circuits tussen seksen te vergelijken om de impact van seksueel dimorfisme op circuitniveau te verduidelijken.
Visuele weergaven en voorbeelden
Celtypen in het mannelijke CNS van de fruitvlieg Een video waarin alle typen neuronen in het centrale zenuwstelsel (brein en ventraal zenuwsnoer) van de mannelijke Drosophila fruitvlieg worden getoond. De data zijn verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Video door Philip Hubbard.
Voorbeeld van een visueel-motorisch pad in de fruitvlieg Het centrale zenuwstelsel van de Drosophila fruitvlieg beschikt over visueel-motorische paden. Deze verbinden de visuele neuronen (die de vlieg helpen objecten te detecteren) met de motorische neuronen (die de vlieg helpen te bewegen als reactie op die objecten). Een voorbeeld hiervan is het pad van de R1-R6 visuele neuronen naar het DNg13 motorische neuron. Data verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Video door Philip Hubbard en Alexandra Fragniere.
Seksueel dimorfisme in het centrale zenuwstelsel van de fruitvlieg Sommige neuronen in het centrale zenuwstelsel van de Drosophila fruitvlieg zijn "dimorf": ze komen voor bij zowel mannetjes als vrouwtjes, maar maken verbinding met verschillende naburige neuronen. Deze buren kunnen isomorf zijn (gelijk in zowel mannelijke als vrouwelijke exemplaren), sekse-specifiek zijn, of zelf dimorf zijn. Een voorbeeld hiervan is het type AOTU012, dat in linker- en rechtervarianten voorkomt. Data verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Vrouwelijke data zijn verkregen via het FlyWire-project. Video door Philip Hubbard en Isabella Beckett.
Aan de slag
- Manuscript: Lees het manuscript dat de dataset beschrijft op bioRxiv.
- MaleCNS Connectome site: Hiermee kunt u de connectiviteit van dimorfe cellen vergelijken tussen het mannelijke en vrouwelijke vliegenconnectoom.
- Neuprint: Biedt mogelijkheden om het connectoom te verkennen met connectiviteitsvragen en meer.
- Programmatische toegang: Mogelijk via
neuprint-python of het malecns R-pakket van natverse.
- MaleCNS Cell Type Explorer: Hiermee kunt u door de celtypen van de MaleCNS bladeren en snel de connectiviteit tussen typen verkennen.
- Clio: Biedt een interface gericht op annotaties voor het vinden van neuronen in het MaleCNS connectoom.
- Neuroglancer: Geïntegreerd in alle bovenstaande tools. Er is ook een op zichzelf staande Neuroglancer-weergave van alle MaleCNS-beeldlagen, inclusief segmentatie, synapsen en neuropil-compartimenten, inclusief co-geregistreerde neuron-meshes van twee vrouwelijke monsters: https://neuroglancer-demo.appspot.com/#!gs://flyem-male-cns/v1.0/male-cns-v1.0.jso
- NeuronBridge: Helpt bij het vinden van LM-matches (lichtmicroscopie) uit de FlyLight-catalogus of eigen LM-afbeeldingen.
- VVDViewer: Kan worden gebruikt met de unisex-getransformeerde EM-skeletten (zie downloadpagina) om LM en EM op uw eigen machine te laden.
- Downloads: Beeldvolumes, annotaties, connectiviteitstabellen, etc. zijn beschikbaar voor download.
Voor vragen, problemen of opmerkingen kunt u berichten plaatsen op de relevante software GitHub-pagina's of in de neuPrint-gebruikersgroep.
Licentie: De FlyEM Male CNS-dataset is gelicentieerd onder CC-BY.
Erkenningen
Het FlyEM Project Team van Janelia en de Cambridge Drosophila Connectomics Group/MRC LMB hebben de EM-dataset verzameld, gereconstrueerd en geannoteerd in samenwerking met de Connectomics-groep bij Google. Dit werk werd ondersteund door het Howard Hughes Medical Institute en het Wellcome Trust, naast kernondersteuning van de Medical Research Council aan het Laboratory of Molecular Biology. Tevens danken wij het FlyLight Project Team van Janelia, Janelia Connectomics Annotation, Janelia Project Technical Resources en de Janelia Fly Facility. Het Janelia FlyEM Team Project opereert onder leiding van het Steering Committee.
Updates
- 2025-10-03: MaleCNS v0.9 uitgebracht!
- 2025-10-30: Preprint v2 beschikbaar op bioRxiv!
- 2025-11-07: NeuronBridge biedt nu matches voor de MaleCNS!
- 2026-06-08: MaleCNS v1.0 uitgebracht!
- 2026-09-03: Officiële publicatie
- 2026-09-03: Collectiepagina beschikbaar
Connectoom van het Mannelijke Centrale Zenuwstelsel (CNS)
Wetenschappelijke bevindingen
Door de connectomen van het mannelijke en vrouwelijke vliegenbrein te vergelijken, hebben we 262 sekse-specifieke en 114 seksueel dimorfe celtypen geïdentificeerd, die samen 4,8% van het centrale brein vormen. Met behulp van vergelijkende connectomics van het gehele brein onthullen we specifieke circuits die voortkomen uit verschillende sensorische stromen. Daarnaast leggen we algemene principes bloot over hoe neurale architectuur de capaciteit codeert voor gedragingen die gedeeld worden tussen seksen, sekse-specifiek zijn of flexibel zijn.
We stellen vast dat sekse-specifieke en dimorfe neuronen geconcentreerd zijn in hogere hersencentra, terwijl de sensorische en motorische periferie grotendeels isomorf zijn. Hoewel deze neuronen slechts een klein fractie van alle neuronen uitmaken, plant dimorfisme zich voort door het zenuwstelsel via dimorfe connectiviteit. Dit bevestigt een fundamenteel idee in de connectomics: zelfs bescheiden veranderingen in de schakelingen kunnen een brede invloed op het hele brein uitoefenen.
Deze bron maakt het mogelijk om neurale circuits te verkennen die het gehele centrale zenuwstelsel beslaan en deze circuits tussen seksen te vergelijken om de impact van seksueel dimorfisme op circuitniveau te verduidelijken.
Visuele weergaven en voorbeelden
Celtypen in het mannelijke CNS van de fruitvlieg Een video waarin alle typen neuronen in het centrale zenuwstelsel (brein en ventraal zenuwsnoer) van de mannelijke Drosophila fruitvlieg worden getoond. De data zijn verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Video door Philip Hubbard.
Voorbeeld van een visueel-motorisch pad in de fruitvlieg Het centrale zenuwstelsel van de Drosophila fruitvlieg beschikt over visueel-motorische paden. Deze verbinden de visuele neuronen (die de vlieg helpen objecten te detecteren) met de motorische neuronen (die de vlieg helpen te bewegen als reactie op die objecten). Een voorbeeld hiervan is het pad van de R1-R6 visuele neuronen naar het DNg13 motorische neuron. Data verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Video door Philip Hubbard en Alexandra Fragniere.
Seksueel dimorfisme in het centrale zenuwstelsel van de fruitvlieg Sommige neuronen in het centrale zenuwstelsel van de Drosophila fruitvlieg zijn "dimorf": ze komen voor bij zowel mannetjes als vrouwtjes, maar maken verbinding met verschillende naburige neuronen. Deze buren kunnen isomorf zijn (gelijk in zowel mannelijke als vrouwelijke exemplaren), sekse-specifiek zijn, of zelf dimorf zijn. Een voorbeeld hiervan is het type AOTU012, dat in linker- en rechtervarianten voorkomt. Data verzameld en geanalyseerd door het FlyEM Project Team bij HHMI-Janelia, de Cambridge Connectomics Group en Google Research. Vrouwelijke data zijn verkregen via het FlyWire-project. Video door Philip Hubbard en Isabella Beckett.
Aan de slag
- Manuscript: Lees het manuscript dat de dataset beschrijft op bioRxiv.
- MaleCNS Connectome site: Hiermee kunt u de connectiviteit van dimorfe cellen vergelijken tussen het mannelijke en vrouwelijke vliegenconnectoom.
- Neuprint: Biedt mogelijkheden om het connectoom te verkennen met connectiviteitsvragen en meer.
- Programmatische toegang: Mogelijk via
neuprint-python of het malecns R-pakket van natverse.
- MaleCNS Cell Type Explorer: Hiermee kunt u door de celtypen van de MaleCNS bladeren en snel de connectiviteit tussen typen verkennen.
- Clio: Biedt een interface gericht op annotaties voor het vinden van neuronen in het MaleCNS connectoom.
- Neuroglancer: Geïntegreerd in alle bovenstaande tools. Er is ook een op zichzelf staande Neuroglancer-weergave van alle MaleCNS-beeldlagen, inclusief segmentatie, synapsen en neuropil-compartimenten, inclusief co-geregistreerde neuron-meshes van twee vrouwelijke monsters: https://neuroglancer-demo.appspot.com/#!gs://flyem-male-cns/v1.0/male-cns-v1.0.jso
- NeuronBridge: Helpt bij het vinden van LM-matches (lichtmicroscopie) uit de FlyLight-catalogus of eigen LM-afbeeldingen.
- VVDViewer: Kan worden gebruikt met de unisex-getransformeerde EM-skeletten (zie downloadpagina) om LM en EM op uw eigen machine te laden.
- Downloads: Beeldvolumes, annotaties, connectiviteitstabellen, etc. zijn beschikbaar voor download.
Voor vragen, problemen of opmerkingen kunt u berichten plaatsen op de relevante software GitHub-pagina's of in de neuPrint-gebruikersgroep.
Licentie: De FlyEM Male CNS-dataset is gelicentieerd onder CC-BY.
Erkenningen
Het FlyEM Project Team van Janelia en de Cambridge Drosophila Connectomics Group/MRC LMB hebben de EM-dataset verzameld, gereconstrueerd en geannoteerd in samenwerking met de Connectomics-groep bij Google. Dit werk werd ondersteund door het Howard Hughes Medical Institute en het Wellcome Trust, naast kernondersteuning van de Medical Research Council aan het Laboratory of Molecular Biology. Tevens danken wij het FlyLight Project Team van Janelia, Janelia Connectomics Annotation, Janelia Project Technical Resources en de Janelia Fly Facility. Het Janelia FlyEM Team Project opereert onder leiding van het Steering Committee.
Updates
- 2025-10-03: MaleCNS v0.9 uitgebracht!
- 2025-10-30: Preprint v2 beschikbaar op bioRxiv!
- 2025-11-07: NeuronBridge biedt nu matches voor de MaleCNS!
- 2026-06-08: MaleCNS v1.0 uitgebracht!
- 2026-09-03: Officiële publicatie
- 2026-09-03: Collectiepagina beschikbaar
Groetjes,