किसी कनेक्टोम को केवल दिमाग की तस्वीर समझना पर्याप्त नहीं है। यह कोशिका-स्तर का ‘वायरिंग डायग्राम’ है, जो बताता है कि कौन-सा न्यूरॉन किस दूसरे न्यूरॉन से जुड़ा है। नए संसाधन में एक वयस्क नर Drosophila (फ्रूट फ्लाई) का केंद्रीय दिमाग, ऑप्टिक लोब और वेंट्रल नर्व कॉर्ड एक सतत तंत्र के रूप में दर्ज किए गए हैं। इसमें 166,691 पूरी तरह प्रूफरीड न्यूरॉन, 11,691 एनोटेटेड कोशिका-प्रकार और 12.5 करोड़ सिनैप्टिक कनेक्शन हैं। 
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असली उपलब्धि: एक ही जीव में जुड़ा हुआ पूरा केंद्रीय तंत्रिका तंत्र
पहले के फ्लाई डेटा-सेट यह दिखा चुके थे कि पूरे दिमाग का कनेक्टोम बनाया जा सकता है। वयस्क मादा फ्रूट फ्लाई के प्रकाशित दिमाग मानचित्र में 139,255 न्यूरॉन और लगभग 5 करोड़ रासायनिक सिनैप्स पुनर्निर्मित किए गए थे। 7
नर का नया डेटा-सेट दो मायनों में आगे बढ़ता है। पहला, इसमें न्यूरॉन की संख्या अधिक है। दूसरा, इसमें वेंट्रल नर्व कॉर्ड भी शामिल है—यह वह संरचना है जिसकी तुलना अक्सर रीढ़ की हड्डी से की जाती है—और दिमाग से इसका गर्दन वाला जोड़ भी सुरक्षित रखा गया है। इसलिए वैज्ञानिक अब संवेदी सूचना और उच्च-स्तरीय दिमागी केंद्रों से लेकर गति व व्यवहार से जुड़े मार्गों तक सर्किट को निरंतर ढंग से ट्रेस कर सकते हैं; दिमाग और नर्व कॉर्ड को अलग-अलग नक्शों की तरह देखने की जरूरत नहीं रहती। 2
इतना विशाल पुनर्निर्माण संभव कैसे हुआ
यह काम एक अकेली तकनीक का नतीजा नहीं था। जनेलिया और उसके सहयोगियों—जिसमें Google Research, MRC Laboratory of Molecular Biology और University of Cambridge के शोधकर्ता शामिल थे—की करीब दो दशकों की मेहनत का यह परिणाम है।
इस कार्यप्रवाह के मुख्य हिस्से थे:
- इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी: इसने इतनी सूक्ष्म छवियां दीं कि अलग-अलग न्यूरॉन और उनके सिनैप्टिक संपर्क पहचाने जा सकें। FlyEM कार्यक्रम पूरे Drosophila तंत्रिका तंत्र में न्यूरॉन और सिनैप्स मैप करने के लिए EM को आधार बनाता है। 8
- एआई-सहायित गणना: विशाल इमेज डेटा से कोशिकाओं के संभावित पुनर्निर्माण तैयार करने में कंप्यूटिंग और एआई ने मदद की। Google इसे कोशिका-स्तर पर पूरे दिमागों के मानचित्र बनाने के लिए चला एक दशक लंबा सहयोग बताता है।
- मानवीय प्रूफरीडिंग और एनोटेशन: कंप्यूटर के आउटपुट को वैज्ञानिक रूप से उपयोगी संसाधन बनाने के लिए विशेषज्ञों ने उसकी जांच और लेबलिंग की। अंतिम डेटा-सेट पूरी तरह प्रूफरीड और व्यापक रूप से एनोटेटेड बताया गया है—यह केवल स्वचालित, अप्रमाणित पुनर्निर्माण से एक महत्वपूर्ण अंतर है। 25
- कोशिका-प्रकार और आणविक लेबल: मानचित्र को समझने योग्य बनाने के लिए fruitless और doublesex जैसे लैंगिक निर्धारण से जुड़े जीनों के एनोटेशन भी जोड़े गए हैं। 5
सीधी बात यह है कि एआई ने इस पैमाने का काम व्यावहारिक बनाया, लेकिन विशेषज्ञों की जांच ने मानचित्र को जैविक सवालों के लिए भरोसेमंद बनाया।
नर और मादा की तुलना से क्या दिखेगा
मादा के पहले से उपलब्ध दिमाग कनेक्टोम के साथ नर के पूरे CNS मानचित्र की तुलना अब सिनैप्टिक रिजॉल्यूशन पर संभव है। अध्ययन ने केंद्रीय दिमाग में 7,319 कोशिका-प्रकारों का मिलान किया: इनमें 7,205 समरूपी प्रकार, 114 लैंगिक रूप से भिन्न प्रकार, 262 केवल नर में और 69 केवल मादा में पाए जाने वाले प्रकार थे। 5
इससे शोधकर्ता उस फर्क को अलग कर सकते हैं जिसे केवल व्यवहार देखकर समझना कठिन होता है: कोई व्यवहार शायद केवल एक लिंग में मौजूद न्यूरॉन-प्रकार से पैदा होता हो, या फिर दोनों लिंगों में मौजूद उसी प्रकार के न्यूरॉन अलग ढंग से जुड़े हों। fruitless और doublesex एनोटेशन लैंगिक रूप से भिन्न सर्किटों की आणविक जांच के लिए अतिरिक्त आधार देते हैं। 5
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स्वाद से भोजन के फैसले तक
पूरे CNS का मानचित्र तब और उपयोगी बनता है, जब उसे कार्यात्मक प्रयोगों के साथ जोड़ा जाए। पूरे-दिमाग कनेक्टोम और कैल्शियम इमेजिंग को मिलाने वाले काम में पाया गया कि सबईसोफेजियल ज़ोन में स्वाद के प्रति शुरुआती प्रतिक्रिया देने वाले कई न्यूरॉन—स्थानीय इंटरन्यूरॉन और प्रोजेक्शन न्यूरॉन समेत—एक ही स्वाद-प्रकार का संकेत एन्कोड करते हैं।
संबंधित कनेक्टोमिक विश्लेषण में इस क्षेत्र के दूसरे-स्तर के स्वाद न्यूरॉन स्वाद-प्रकार के अनुसार काफी हद तक अलग-अलग मिले। तीसरे-स्तर के न्यूरॉन इस क्षेत्र से बाहर अधिक व्यापक रूप से प्रोजेक्ट करते हैं और अलग-अलग स्वाद-प्रकारों के बीच अधिक ओवरलैप दिखाते हैं। ऐसी व्यवस्था स्वाद-संकेतों को भोजन से जुड़े निर्णयों में बदलने में मदद कर सकती है।
एक सहायक रिपोर्ट में स्वाद-संकेतों को भोजन से जुड़ी मोटर राहों तक ट्रेस करने और ऐसे मार्ग पहचानने का वर्णन है जो पोषक तत्वों के अवशोषण से पहले होने वाले अग्रिम इंसुलिन स्राव की व्याख्या कर सकते हैं। उपलब्ध रिपोर्टिंग इसे सर्किट-स्तर की संभावित व्याख्या बताती है, इंसुलिन सिग्नलिंग का अंतिम रूप से सिद्ध तंत्र नहीं।
बड़े दिमागों के लिए इसका अर्थ—और इसकी सीमा
नर फ्रूट फ्लाई कनेक्टोम कनेक्टोमिक्स के लिए एक व्यावहारिक खाका देता है: उच्च-रिजॉल्यूशन इमेजिंग, बड़े पैमाने पर स्वचालित पुनर्निर्माण, कठोर प्रूफरीडिंग, मानकीकृत एनोटेशन और ऐसे उपकरण जिनसे अन्य वैज्ञानिक डेटा को खोज व दोबारा इस्तेमाल कर सकें। इस संसाधन को इंटरैक्टिव रूप से देखा जा सकता है और प्रोग्रामेटिक एक्सेस भी उपलब्ध है। 1
इसका अर्थ यह नहीं कि चूहे या मनुष्य का पूरा कनेक्टोम अब जल्द ही बन जाएगा। बड़े दिमागों में ऊतक की मात्रा, इमेजिंग, पुनर्निर्माण, डेटा-संग्रहण, कंप्यूटिंग और गुणवत्ता नियंत्रण की चुनौतियां कहीं अधिक बड़ी हैं। फिर भी, फ्रूट फ्लाई का यह काम उस पाइपलाइन का कठिन वास्तविक-परीक्षण है जिसकी जरूरत भविष्य के ऐसे प्रोजेक्टों में होगी, जहां शरीररचना, तंत्रिका गतिविधि और व्यवहार को साथ पढ़ा जा सके।
न्यूरोसाइंस के लिए इसकी स्थायी उपलब्धि केवल रिकॉर्ड-स्तर की न्यूरॉन संख्या नहीं है। यह एक ही जीव में दिमाग और नर्व कॉर्ड को जोड़ने वाला, जांचा हुआ और खोजा जा सकने वाला मानचित्र है—जिससे यह परखा जा सकेगा कि तंत्रिका वायरिंग लैंगिक व्यवहार, संवेदी निर्णय और गति को कैसे जन्म देती है। 25
