О проекте WiredMind

Что настоящее, а что упрощено

Настоящее

• Нейроны. В каждом уроке используется от 3 000 до 4 500 реконструированных нейронов из коннектома MaleCNS v1.0 (откроется в новой вкладке) — полной центральной нервной системы одного самца мухи — вместе с типами клеток, которые присвоили им авторы коннектома.
• Число синапсов. Вес каждой связи — это число синапсов между двумя клетками, указанное в наборе данных (с уверенностью обнаружения не ниже 0,5).
• Знаки связей. Предсказанный медиатор нейрона определяет, возбуждает он или тормозит: ацетилхолин возбуждает, GABA (ГАМК) и глутамат тормозят. Клетки, для которых предсказан дофамин, серотонин, октопамин или неясный медиатор, в модели ни на что не влияют.
• Форма и положение. Каждый нейрон нарисован по его собственному скелету из набора данных — там, где он на самом деле находится в теле мухи.

Упрощённое

• Небольшие фрагменты. Каждый урок моделирует фрагмент из 3 000–4 500 нейронов, а не всю нервную систему. Обонятельная цепь состоит из четырёх популяций клеток: рецепторов, проекционных нейронов, клеток Кеньона и выходных нейронов. Цепи компаса и бегства расходятся на два синаптических шага от исходных типов клеток и сохраняют самых сильно связанных партнёров. Связи, в которых меньше пяти синапсов, отброшены. Всё, что осталось за пределами фрагмента, исчезает, в том числе торможение, которое в норме уравновешивает сеть.
• Одна модель нейрона для всех клеток. Везде одни и те же точечные нейроны типа «интегрировать-и-сработать» с утечкой (leaky integrate-and-fire) и одни и те же параметры — опубликованные значения из работы Shiu et al. (2024) (откроется в новой вкладке): потенциал покоя и сброса −52 мВ, порог −45 мВ, мембранная постоянная времени 20 мс, синаптическая постоянная времени 5 мс, рефрактерный период 2,2 мс, задержка 1,8 мс, 0,275 мВ на синапс. Никаких дендритных вычислений, градуальных или неспайковых нейронов, нейромодуляции и обучения: синапсы никогда не меняются.
• Нет щелевых контактов. Коннектом фиксирует только химические синапсы, поэтому электрических синапсов в модели нет. Сильнее всего это сказывается в уроке о бегстве: у настоящей мухи связь гигантского волокна с мотонейроном прыжка — это смешанный синапс, который во многом держится на щелевых контактах. Здесь эта связь — только её 90 химических синапсов.
• Ничто не учится. Урок о запахе показывает, где муха хранит память о запахах, — в синапсах от клеток Кеньона к выходным нейронам. Но в модели нет дофаминовых нейронов и нет пластичности. Кроме того, во фрагмент не вошёл нейрон APL, благодаря которому активность клеток Кеньона остаётся разреженной.
• Идеализированная стимуляция. Кнопка «Стимулировать» подаёт на каждый нейрон группы независимый пуассоновский входной поток (40 Гц в течение 200 мс в уроках о запахе и о бегстве, 60 Гц в течение 800 мс для нейронов поворота), и каждого события хватает, чтобы клетка сработала, — почти как при оптогенетической активации. Настоящий запах активирует несколько типов рецепторов в определённом сочетании, а запах в уроке заставляет сработать все рецепторные нейроны фрагмента — все 1 861. Мухобойка запускает все 304 клетки приближения сразу, а настоящий приближающийся объект подключает их постепенно, по мере того как растёт.
• Выключение — жёсткий зажим. Выключенная группа остаётся в покое, не выдаёт ни одного импульса и ничего не передаёт. Настоящие инструменты для выключения нейронов, например Kir2.1 или столбнячный токсин, действуют частично и медленнее, а электрические синапсы при этом могут продолжать работать.
• Ориентиры компаса. В модели кольцевые нейроны не получают зрительных сигналов. Их выключение снимает торможение, которое они оказывают на компас, — именно поэтому пятно активности здесь уплывает. У настоящей мухи они приносят от органов чувств ориентиры и другие подсказки.
• Время. Латентные периоды складываются из одной общей задержки 1,8 мс и мембранной и синаптической постоянных времени, а не взяты из записей активности. Они попадают в правдоподобный диапазон, но ничего не подгонялось под измеренные латентные периоды реакции бегства. Визуализация показывает всё в замедлении — от 0,2 до 2 мс времени мухи на кадр в зависимости от устройства — и останавливает симуляцию через 150 мс после последнего стимула: в некоторых фрагментах есть возбуждающие петли, которые без оставшегося снаружи торможения повторялись бы бесконечно.
• Рисунки, а не морфология. Каждый нейрон нарисован линией из 12 точек вдоль его скелета, а не своими настоящими ветвями. Вспышки обозначают импульсы. Бегущие точки — это иллюстрация, а не скорость проведения и не настоящий путь импульса.

Что исследовательский инструмент сделал бы иначе

• Моделировать всю центральную нервную систему или вырезать фрагменты по обоснованным границам, моделируя входные сигналы, и сохранять слабые связи.
• Подбирать параметры для каждого типа клеток по записям активности, допускать градуальные и неспайковые нейроны и там, где важны дендриты, использовать модели на основе проводимостей или многокомпартментные модели.
• Добавлять щелевые контакты из других данных, нейромодуляторы вроде дофамина и октопамина и пластичность — например, управляемое дофамином ослабление синапсов от клеток Кеньона к выходным нейронам.
• Активировать сенсорные нейроны так, как это делает внешний мир: сочетаниями рецепторов, характерными для каждого запаха, и приближающимися стимулами, которые подключают клетки по мере роста объекта.
• Считать предсказания медиаторов и веса связей неточными, перебирать их значения, делать много прогонов с разными случайными зёрнами и сравнивать результаты с электрофизиологией и поведением.

К первоисточникам

• neuPrint (откроется в новой вкладке): исследуйте MaleCNS v1.0 клетку за клеткой и синапс за синапсом.
• Статья о MaleCNS (откроется в новой вкладке): Berg, S., Beckett, I. R., Costa, M., Schlegel, P., Januszewski, M., et al. (2026). Sexual dimorphism in the complete Drosophila male central nervous system connectome. Cell 189, 5504–5526.e15.
• Shiu et al. (2024) (откроется в новой вкладке): модель всего мозга из нейронов «интегрировать-и-сработать» с утечкой; её параметры заимствует WiredMind.
• Исходный код (откроется в новой вкладке): конвейер обработки данных, симулятор, уроки и тесты, которые проверяют утверждения каждого урока на настоящих нейронных цепях.

Откуда взялись нейроны

Каждый нейрон и каждое число синапсов взяты из коннектома MaleCNS v1.0 (откроется в новой вкладке) — схемы центральной нервной системы самца плодовой мушки. Его создали HHMI Janelia FlyEM (откроется в новой вкладке), Кембриджский университет (откроется в новой вкладке), Лаборатория молекулярной биологии MRC (откроется в новой вкладке) и Google Research (откроется в новой вкладке).

Berg, S., Beckett, I. R., Costa, M., Schlegel, P., Januszewski, M., et al. (2026). Sexual dimorphism in the complete Drosophila male central nervous system connectome. Cell 189, 5504–5526.e15. doi:10.1016/j.cell.2026.08.015 (откроется в новой вкладке)

Данные распространяются по лицензии CC BY 4.0 (откроется в новой вкладке). WiredMind их изменяет: вырезает три небольшие нейронные цепи, отбрасывает связи, в которых меньше пяти синапсов, и рисует каждый нейрон упрощённой линией. Симулятор использует модель нейрона из работы Shiu et al. (2024) (откроется в новой вкладке).

Кто это сделал

WiredMind создал Guy Dahan — фулстек-разработчик и SEO-стратег из Тель-Авива — за одну неделю в сентябре 2026 года.

GitHub (откроется в новой вкладке)·guy-dev.com (откроется в новой вкладке)

Поддержать проект

WiredMind бесплатен и всегда таким останется. Если он пригодился вашему классу, чашка кофе не даст серверу уснуть.

☕ Угостить меня кофе (откроется в новой вкладке)

Конфиденциальность

Никаких аккаунтов. Единственный файл cookie запоминает язык, который вы выбрали в меню языков. Просмотры страниц подсчитывает сервис Vercel Web Analytics, который не использует файлы cookie.