Муха-питомец

Как она

Мозг ещё загружается.

Что решает мозг

Нисходящие и моторные нейроны, по которым тело получает команды. Муха действует, только когда они стреляют. Черта на шкале — порог действия.

Что она чувствует

Сейчас на её органы чувств ничего не действует, и мозг почти молчит: в модели нет спонтанной активности.

Память

Учится она в грибовидных телах. Когда клетки Кеньона, кодирующие запах, стреляют, а в отдел приходит дофамин, их связи с выходными нейронами MBON ослабевают. Дофамин награды (PAM) приходит, пока она пьёт сладкое; наказания (PPL1) — от горечи, жары и испуга. Память выцветает примерно за полсуток мухи.

Честно: сама память — в коннектоме: меняются синапсы, ответ MBON на запах и то, каким клеткам Кеньона это касается. А вот дальше, от MBON к ногам, модель сигнал почти не проводит (мы проверили: даже сильное прямое возбуждение большинства MBON не трогает нисходящие нейроны). Поэтому последний шаг взят из опытов на живых мухах (Aso и др., 2014): ослабли выходы зон награды — муха идёт к запаху, зон наказания — уходит. Где запах, она находит сама: сравнивает левый и правый усик и замечает, крепчает ли запах на ходу.

Журнал

Опыты

Паспорт

Что здесь настоящее

• Мозг — настоящий.Коннектом FlyWire v783 (самка): 138 639 нейронов, 15 091 983 связи, 54,5 млн синапсов, модель «накопил — выстрелил» Shiu и др. (2024). Он считается спайк за спайком, 10 000 шагов на секунду.
• Муха чувствует только через настоящие сенсорные нейроны.Сахар, вода и горечь — это 20, 18 и 20 вкусовых нейронов хоботка из работы Shiu; тепло и холод — рецепторы ариста TRN VP2 и VP3; тень — детекторы приближения LC4 и LPLC2 того глаза, который её видит; пыль и кисточка — щетинки глаз, усиков и хоботка; ветер — орган Джонстона.
• Действует — только по своим нейронам.Хоботок — MN9, глотание — моторные нейроны глотки, взлёт — гигантское волокно DNp01 и DNp02/04/11, повороты — DNa01 и DNa02, чистка — нисходящие нейроны, куда сходятся сигналы щетинок, согласие на спаривание — DNp37 (vpoDN), отказ — DNp13, яйцекладка — oviDN.
• Обучение.Единственное место, где меняются связи, — синапсы клеток Кеньона на выходных нейронах грибовидных тел (62 261 связь). Они ослабевают, когда клетка недавно стреляла и в отдел пришёл дофамин (Hige и др., 2015). Какой дофаминовый нейрон обслуживает какой выходной, взято из коннектома. Вкус сахара в этой модели почти не доходит до дофаминовых нейронов, поэтому награду мы подаём на PAM, пока она пьёт сладкое, а наказание на PPL1 — при горечи, жаре и испуге. Как изменённый выход MBON превращается в «подойти» или «уйти», взято из опытов (Aso и др., 2014): в модели этот путь не работает.
• Одна поправка в модели.У 166 холинергических локальных нейронов антеннальной доли выход отключён. В исходной модели они разжигают бесконечную лавину от любого запаха. У живой мухи эти клетки возбуждают соседей в основном через электрические синапсы (Yaksi и Wilson, 2010), которых в модели нет.
• Что делает тело, а не мозг.Брюшной нервной цепочки в коннектоме нет, поэтому движения ног и траекторию полёта задаёт программа. Прогулки без цели — тоже программа: модель мозга без стимулов молчит, спонтанной активности в ней нет. Переключатель «Только мозг» их выключает, и тогда муха двигается лишь по команде своих нисходящих нейронов — и почти всё время стоит. Голод и жажда меняют чувствительность вкусовых нейронов, как у живых мух. Созревшие яйца возбуждают oviEN, готовность к спариванию — pC1, песня самца подаётся на vpoEN: простая модель не умеет выделять ритм песни. Во сне органы чувств приглушены. Что DNb05 разворачивает муху от тепла и холода — наше предположение.
• Время.Мозг идёт в реальном времени, а сутки мухи сжаты до 20 минут. Когда вкладка закрыта, жизнь в чашке идёт в десять раз медленнее и никогда не убивает муху.