สมองของแมลงละลายและให้รางวัลระหว่างการเปลี่ยนแปลง | นิตยสารควอนตั้ม

ในคืนฤดูร้อนอันอบอุ่น ปีกลูกไม้สีเขียวจะกระพือรอบโคมไฟสว่างไสวในสวนหลังบ้านและที่ตั้งแคมป์ แมลงที่มีปีกคล้ายม่านสามารถเบี่ยงเบนความสนใจจากความลุ่มหลงตามธรรมชาติด้วยการจิบน้ำหวานจากดอกไม้ หลีกเลี่ยงค้างคาวที่กินสัตว์อื่นและการสืบพันธุ์ เงื้อมมือเล็กๆ ของไข่ที่วางห้อยลงมาจากก้านใบยาวที่อยู่ใต้ใบไม้และแกว่งไกวเหมือนแสงนางฟ้าในสายลม

ไข่ที่ห้อยเป็นพวงสวยงามแต่ใช้งานได้จริง: พวกมันป้องกันไม่ให้ตัวอ่อนที่ฟักออกมากินพี่น้องที่ยังไม่ฟักทันที ด้วยกรามที่เหมือนเคียวที่เจาะเหยื่อและดูดเหยื่อให้แห้ง เจมส์ ทรูแมนศาสตราจารย์กิตติคุณด้านพัฒนาการ เซลล์และอณูชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตัน “มันเหมือนกับ 'โฉมงามกับเจ้าชายอสูร' ในสัตว์ตัวเดียวกัน”

Jekyll-and-Hyde dichotomy นี้เกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีที่สุดในการเปลี่ยนหนอนผีเสื้อเป็นผีเสื้อ ในเวอร์ชั่นสุดโต่ง การเปลี่ยนแปลงแบบสมบูรณ์ ร่างเด็กและผู้ใหญ่จะดูและทำตัวเหมือนสายพันธุ์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การเปลี่ยนแปลงไม่ใช่ข้อยกเว้นในอาณาจักรสัตว์ มันเกือบจะเป็นกฎ มากกว่า 80% ชนิดของสัตว์ที่รู้จักกันในปัจจุบัน ส่วนใหญ่เป็นแมลง สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเล มีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงรูปแบบหนึ่งหรือมีวงจรชีวิตหลายขั้นตอนที่ซับซ้อน

กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงทำให้เกิดความลึกลับมากมาย แต่บางอย่างที่ทำให้งงงวยอย่างลึกซึ้งที่สุดมีศูนย์กลางอยู่ที่ระบบประสาท ศูนย์กลางของปรากฏการณ์นี้คือสมอง ซึ่งต้องเขียนรหัสสำหรับตัวตนที่แตกต่างกันหลายตัว ท้ายที่สุดแล้ว ชีวิตของแมลงที่บินได้และกำลังหาคู่นั้นแตกต่างอย่างมากจากชีวิตของหนอนผีเสื้อที่หิวโหย ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยได้สำรวจคำถามที่ว่าเครือข่ายของเซลล์ประสาทที่เข้ารหัสตัวตนหนึ่งๆ ได้อย่างไร — เครือข่ายของหนอนผีเสื้อที่หิวโหยหรือตัวอ่อนที่กินแมลงปีกแข็ง — เปลี่ยนไปเข้ารหัสตัวตนผู้ใหญ่ที่ครอบคลุมชุดของพฤติกรรมและความต้องการที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง .

ทรูแมนและทีมของเขาได้เรียนรู้ว่าการเปลี่ยนแปลงเปลี่ยนแปลงส่วนต่างๆ ของสมองมากน้อยเพียงใด ใน ผลการศึกษาล่าสุด ตีพิมพ์ในวารสาร eLifeพวกเขาติดตามเซลล์ประสาทหลายสิบเซลล์ในสมองของแมลงวันผลไม้ที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง พวกเขาพบว่าไม่เหมือนกับตัวเอกที่ถูกทรมานในเรื่องสั้นเรื่อง “The Metamorphosis” ของ Franz Kafka ที่ตื่นขึ้นมาในวันหนึ่งในฐานะแมลงมหึมา แมลงที่โตเต็มวัยน่าจะจำชีวิตตัวอ่อนของมันไม่ได้มากนัก แม้ว่าเซลล์ประสาทตัวอ่อนจำนวนมากในการศึกษาจะคงอยู่ แต่ส่วนของสมองแมลงที่กลุ่มของทรูแมนตรวจสอบนั้นได้รับการต่อสายใหม่อย่างมาก การยกเครื่องการเชื่อมต่อของระบบประสาทนั้นสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของแมลงในทำนองเดียวกัน เมื่อพวกมันเปลี่ยนจากการคลาน ตัวอ่อนที่หิวโหย ไปสู่การบิน ตัวเต็มวัยที่หาคู่

การค้นพบของพวกเขาคือ "ตัวอย่างที่ละเอียดที่สุดในปัจจุบัน" ของสิ่งที่เกิดขึ้นกับสมองของแมลงที่อยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลง เดนิซ เอเรซิลมาซนักวิทยาศาสตร์การวิจัยหลังปริญญาเอกที่ศูนย์วงจรประสาทและพฤติกรรมของมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ผู้ซึ่งเคยทำงานในห้องทดลองของทรูแมนแต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ ผลลัพธ์ที่ได้อาจนำไปใช้กับสายพันธุ์อื่นๆ บนโลกได้ เธอกล่าวเสริม

นอกเหนือจากการให้รายละเอียดว่าสมองของตัวอ่อนเติบโตเป็นสมองของผู้ใหญ่แล้ว การศึกษาครั้งใหม่ยังให้เบาะแสว่าวิวัฒนาการทำให้การพัฒนาของแมลงเหล่านี้กลายเป็นเรื่องอ้อมค้อมได้อย่างไร “มันเป็นชิ้นส่วนที่ยิ่งใหญ่” กล่าว เบอร์แทรม เกอร์เบอร์นักประสาทวิทยาด้านพฤติกรรมที่สถาบัน Leibniz Institute for Neurobiology ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้แต่เป็นผู้ร่วมเขียน ความเห็นที่เกี่ยวข้อง for eLife. “มันเป็นจุดสุดยอดของการวิจัยในสาขานี้มากว่า 40 ปี”

“ฉันเรียกสิ่งนี้ว่า 'The Paper' ในเมืองหลวง” กล่าว ดาร์เรน วิลเลียมส์นักวิจัยด้านชีววิทยาประสาทพัฒนาการที่ King's College London ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้แต่เป็นผู้ร่วมงานของ Truman's มายาวนาน “มันจะมีความสำคัญโดยพื้นฐาน … สำหรับคำถามมากมาย”

ทางอ้อมบนเส้นทางสู่วัยผู้ใหญ่

แมลงที่เก่าแก่ที่สุดเมื่อ 480 ล้านปีก่อนโผล่ออกมาจากไข่โดยดูเหมือนตัวเต็มวัยรุ่นเล็ก หรือมิฉะนั้นพวกมันก็ “พัฒนาโดยตรง” ต่อไปเพื่อให้เข้าใกล้ตัวเต็มวัยมากขึ้นเรื่อย ๆ เช่นเดียวกับตั๊กแตน จิ้งหรีด และแมลงอื่น ๆ ในปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงแบบสมบูรณ์ดูเหมือนจะเกิดขึ้นในแมลงเมื่อประมาณ 350 ล้านปีก่อนก่อนไดโนเสาร์

ปัจจุบันนักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงรูปแบบวิวัฒนาการมาเพื่อลดการแข่งขันแย่งชิงทรัพยากรระหว่างผู้ใหญ่และลูกหลาน: การแยกตัวของตัวอ่อนไปสู่รูปแบบที่แตกต่างกันมากทำให้พวกมันสามารถกินอาหารที่แตกต่างจากผู้ใหญ่ได้ “มันเป็นกลยุทธ์ที่ยอดเยี่ยม” ทรูแมนกล่าว แมลงที่เริ่มมีการเปลี่ยนแปลงอย่างสมบูรณ์ เช่น แมลงปีกแข็ง แมลงวัน ผีเสื้อ ผึ้ง ตัวต่อ และมด เพิ่มจำนวนขึ้น

เมื่อทรูแมนยังเป็นเด็ก เขาใช้เวลาหลายชั่วโมงในการดูแมลงผ่านกระบวนการนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับปีกลูกไม้ “ฉันรู้สึกทึ่งกับความดุร้ายของตัวอ่อนเมื่อเทียบกับธรรมชาติที่บอบบางของตัวเต็มวัย” เขากล่าว

ความหลงใหลในวัยเด็กของเขากลายเป็นอาชีพและครอบครัวในที่สุด หลังจากที่เขาแต่งงานกับที่ปรึกษาระดับปริญญาเอกของเขา ลินน์ ริดดิฟอร์ดซึ่งเป็นศาสตราจารย์ emerita ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันด้วย พวกเขาเดินทางไปทั่วโลก รวบรวมแมลงที่แปลงร่างได้ และแมลงอื่นๆ ที่ไม่เปลี่ยนแปลง เพื่อเปรียบเทียบเส้นทางการพัฒนาของพวกมัน

ขณะที่ริดดิฟอร์ดมุ่งความสนใจไปที่ผลกระทบของฮอร์โมนต่อการเปลี่ยนแปลง ทรูแมนสนใจสมองมากที่สุด ในปี 1974 เขาตีพิมพ์ กระดาษแผ่นแรก เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับสมองระหว่างการเปลี่ยนแปลง ซึ่งเขาได้ติดตามจำนวนเซลล์ประสาทสั่งการในตัวอ่อนพยาธิแตนและตัวเต็มวัย ตั้งแต่นั้นมา การศึกษาจำนวนมากได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับเซลล์ประสาทและส่วนต่างๆ ของสมองของตัวอ่อนและตัวเต็มวัย แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยหรือมุ่งเน้นไปที่แง่มุมเล็กๆ น้อยๆ ของกระบวนการ “เราไม่มีภาพรวมมากนัก” ทรูแมนกล่าว

ทรูแมนรู้ว่าการจะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นกับสมองอย่างแท้จริง เขาต้องสามารถติดตามเซลล์และวงจรแต่ละเซลล์ผ่านกระบวนการนี้ได้ ระบบประสาทของแมลงวันผลไม้เปิดโอกาสให้ทำเช่นนั้นได้ แม้ว่าเซลล์ร่างกายตัวอ่อนของแมลงวันผลไม้ส่วนใหญ่จะตายเมื่อมันเปลี่ยนร่างเป็นตัวเต็มวัย แต่เซลล์ประสาทจำนวนมากในสมองของมันไม่เป็นเช่นนั้น

“ระบบประสาทไม่เคยเปลี่ยนวิธีสร้างเซลล์ประสาทได้” ทรูแมนกล่าว ส่วนหนึ่งเป็นเพราะระบบประสาทในแมลงทุกชนิดเกิดขึ้นจากชุดเซลล์ต้นกำเนิดที่เรียกว่านิวโรบลาสต์ (neuroblasts) ซึ่งเติบโตเป็นเซลล์ประสาท กระบวนการนั้นเก่ากว่าการเปลี่ยนแปลงตัวเองและไม่สามารถแก้ไขได้ง่ายหลังจากการพัฒนาระยะหนึ่ง ดังนั้นแม้ว่าเซลล์อื่นๆ ในร่างกายตัวอ่อนของแมลงวันผลไม้จะถูกกำจัดไปเกือบทั้งหมด แต่เซลล์ประสาทดั้งเดิมส่วนใหญ่ก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อทำหน้าที่ใหม่ในตัวเต็มวัย

จิตใจที่ออกแบบใหม่

หลายคนจินตนาการว่าระหว่างการเปลี่ยนแปลง เมื่อเซลล์ตัวอ่อนเริ่มตายหรือจัดเรียงตัวเองใหม่ ร่างกายของแมลงภายในรังไหมหรือเปลือกนอกของมันจะกลายสภาพเป็นซุป โดยเซลล์ที่เหลือทั้งหมดจะเลื่อนไปมาอย่างลื่นไหล แต่นั่นก็ไม่ถูกต้องนัก ทรูแมนอธิบาย “ทุกอย่างมีตำแหน่ง … แต่มันละเอียดอ่อนจริงๆ และถ้าคุณเปิดสัตว์ขึ้นมา ทุกอย่างก็จะระเบิดออกมา” เขากล่าว

ในการทำแผนที่การเปลี่ยนแปลงของสมองในมวลวุ้นนั้น ทรูแมนและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตรวจสอบตัวอ่อนแมลงวันผลไม้ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งมีเซลล์ประสาทเฉพาะที่ส่องแสงสีเขียวเรืองแสงภายใต้กล้องจุลทรรศน์ พวกเขาพบว่าการเรืองแสงนี้มักจะจางหายไประหว่างการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นพวกเขาจึงใช้เทคนิคทางพันธุกรรม พวกเขาได้พัฒนา ในปี พ.ศ. 2015 เพื่อเปิดสารเรืองแสงสีแดงในเซลล์ประสาทเดียวกันโดยให้ยาเฉพาะกับแมลง

มันเป็น "วิธีการที่ยอดเยี่ยมทีเดียว" กล่าว แอนเดรียส ธัมนักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยไลป์ซิกและผู้ร่วมเขียนความเห็นร่วมกับเกอร์เบอร์ ช่วยให้คุณดูไม่เพียงแค่เซลล์ประสาทหนึ่ง สองหรือสามเซลล์เท่านั้น แต่รวมถึงเครือข่ายเซลล์ทั้งหมดด้วย

นักวิจัยได้แยกส่วนในร่างกายของเห็ด ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของสมองสำหรับการเรียนรู้และความจำของตัวอ่อนแมลงวันผลไม้และตัวเต็มวัย บริเวณนี้ประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ประสาทที่มีหางแอกซอนยาวอยู่ในแนวขนานกันเหมือนสายกีตาร์ เซลล์ประสาทเหล่านี้สื่อสารกับส่วนที่เหลือของสมองผ่านเซลล์ประสาทอินพุตและเอาท์พุตที่สานเข้าและออกจากสายใย สร้างเครือข่ายการเชื่อมต่อที่ทำให้แมลงสามารถเชื่อมโยงกลิ่นกับประสบการณ์ที่ดีหรือไม่ดีได้ เครือข่ายเหล่านี้จัดอยู่ในช่องคอมพิวเตอร์ที่แตกต่างกัน เช่น ช่องว่างระหว่างเฟร็ตบนกีตาร์ แต่ละช่องมีหน้าที่ เช่น นำทางแมลงวันไปทางหรือออกห่างจากบางสิ่ง

ทรูแมนและทีมงานของเขาพบว่าเมื่อตัวอ่อนเกิดการเปลี่ยนแปลง จะมีช่องประสาทเพียง 10 จาก XNUMX ช่องเท่านั้นที่รวมกันอยู่ในตัวเห็ดที่โตเต็มวัย ภายในเจ็ดเซลล์นั้น เซลล์ประสาทบางส่วนตาย และบางส่วนได้รับการปรับปรุงใหม่เพื่อทำหน้าที่ใหม่สำหรับผู้ใหญ่ การเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างเซลล์ประสาทในร่างกายเห็ดและเซลล์ประสาทอินพุตและเอาท์พุตของพวกมันจะสลายไป ในขั้นของการเปลี่ยนแปลงนี้ “เป็นสถานการณ์แบบชาวพุทธขั้นสูงสุดที่คุณไม่มีปัจจัยการผลิต คุณไม่มีผลผลิต” เกอร์เบอร์กล่าว “มีแค่ฉัน ตัวฉัน และฉัน”

เซลล์ประสาทอินพุตและเอาท์พุตในช่องดักแด้สามช่องที่ไม่ได้รวมเข้ากับตัวเห็ดที่โตเต็มวัยจะกำจัดตัวตนเก่าของพวกมันออกไปจนหมด พวกมันออกจากร่างเห็ดและรวมเข้ากับวงจรสมองใหม่ในส่วนอื่นของสมองของผู้ใหญ่ “คุณจะไม่รู้ว่าพวกมันเป็นเซลล์ประสาทเดียวกัน เว้นแต่ว่าเราสามารถติดตามพวกมันผ่านทั้งทางกรรมพันธุ์และทางกายวิภาค” ทรูแมนกล่าว

นักวิจัยแนะนำว่าเซลล์ประสาทที่ย้ายที่อยู่เหล่านี้เป็นเพียงแขกชั่วคราวในร่างกายของเห็ดตัวอ่อน โดยทำหน้าที่เป็นตัวอ่อนที่จำเป็นชั่วขณะหนึ่ง แต่จากนั้นจะกลับไปทำหน้าที่บรรพบุรุษของพวกมันในสมองของผู้ใหญ่ นั่นสอดคล้องกับแนวคิดที่ว่าสมองของผู้ใหญ่นั้นเป็นรูปแบบบรรพบุรุษที่เก่ากว่าในสายเลือด และสมองตัวอ่อนที่เรียบง่ายนั้นเป็นรูปแบบที่ได้มาในภายหลัง

นอกจากเซลล์ประสาทตัวอ่อนที่ออกแบบใหม่แล้ว เซลล์ประสาทใหม่จำนวนมากยังถือกำเนิดขึ้นเมื่อตัวอ่อนเติบโต เซลล์ประสาทเหล่านี้ไม่ได้ถูกใช้โดยตัวอ่อน แต่เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง เซลล์ประสาทเหล่านั้นจะโตเต็มที่เพื่อเป็นเซลล์ประสาทอินพุตและเอาท์พุตสำหรับช่องคำนวณใหม่ XNUMX ช่องที่เฉพาะเจาะจงสำหรับผู้ใหญ่

ตัวเห็ดในตัวอ่อนดูคล้ายกับตัวเต็มวัยมาก ธัมกล่าว แต่ “การเดินสายนั้นเข้มข้นจริงๆ” ราวกับว่าอินพุตและเอาต์พุตของเครื่องคำนวณทั้งหมดหยุดชะงัก แต่ยังคงรักษาฟังก์ชันไร้สายไว้ได้ Gerber กล่าว “เกือบจะเหมือนกับว่าคุณจงใจถอดปลั๊กแล้วเสียบใหม่” เครื่อง

ด้วยเหตุนี้ ร่างกายของเห็ดในสมองของผู้ใหญ่จึงเป็น “พื้นฐาน … โครงสร้างใหม่ที่สมบูรณ์” กล่าว K. วิชัย ราฆวันศาสตราจารย์กิตติคุณและอดีตผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ชีวภาพแห่งชาติของอินเดีย ซึ่งเป็นบรรณาธิการหลักของรายงานนี้และไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ ไม่มีข้อบ่งชี้ทางกายวิภาคว่าความทรงจำสามารถคงอยู่ได้ เขากล่าวเสริม

ความเปราะบางของหน่วยความจำ

นักวิจัยรู้สึกตื่นเต้นกับคำถามนี้ว่าความทรงจำของตัวอ่อนสามารถส่งต่อไปยังแมลงตัวเต็มวัยได้หรือไม่ วิลเลียมส์กล่าว แต่คำตอบยังไม่ชัดเจน

ประเภทของความทรงจำที่อาศัยอยู่ในร่างเห็ดของแมลงวันผลไม้นั้นเป็นความทรงจำที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งเป็นประเภทที่เชื่อมโยงสองสิ่งที่แตกต่างกันเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น ประเภทของความทรงจำที่ทำให้สุนัขของ Pavlov น้ำลายไหลเมื่อได้ยินเสียงกระดิ่ง เป็นต้น สำหรับแมลงวันผลไม้ ความทรงจำเชื่อมโยงมักจะเกี่ยวข้องกับกลิ่น และพวกมันจะนำทางแมลงวันไปยังหรือออกห่างจากบางสิ่ง

อย่างไรก็ตาม ข้อสรุปของพวกเขาที่ว่าความทรงจำเชื่อมโยงไม่สามารถคงอยู่ได้อาจไม่เป็นจริงสำหรับทุกสายพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ตัวอ่อนของผีเสื้อและแมลงปีกแข็งฟักตัวด้วยระบบประสาทที่ซับซ้อนกว่าและมีเซลล์ประสาทมากกว่าตัวอ่อนของแมลงวันผลไม้ เนื่องจากระบบประสาทของพวกมันเริ่มซับซ้อนมากขึ้น จึงอาจไม่ต้องสร้างใหม่มากนัก

การศึกษาก่อนหน้านี้พบหลักฐานว่าความทรงจำประเภทอื่นสามารถคงอยู่ได้ในบางชนิด ตัวอย่างเช่น Gerber อธิบาย การสังเกตและการทดลองบ่งชี้ว่าแมลงหลายชนิดแสดงความชอบในการสืบพันธุ์บนพืชชนิดเดียวกันกับที่พวกมันโตเต็มที่: ตัวอ่อนที่เกิดและเติบโตบนต้นแอปเปิลในภายหลังมีแนวโน้มที่จะวางไข่บนต้นแอปเปิลเมื่อโตเต็มวัย “มีคนสงสัยว่าการสังเกตทั้งสองประเภทนี้เกี่ยวข้องกันอย่างไร” เขากล่าว การตั้งค่าเหล่านี้จะมีผลอย่างไรหากความทรงจำไม่มี? ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือความทรงจำที่สัมพันธ์กันจะไม่คงอยู่ต่อไป แต่ความทรงจำประเภทอื่นๆ ที่อยู่ในส่วนอื่นๆ ของสมองยังคงอยู่ เขากล่าว

ข้อมูลนำเสนอโอกาสในการเปรียบเทียบการพัฒนาของระบบประสาทในสัตว์ที่เปลี่ยนแปลงและไม่เปลี่ยนแปลง ระบบประสาทของแมลงได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างเพียงพอในช่วงวิวัฒนาการ ซึ่งนักวิจัยสามารถระบุเซลล์ประสาทที่เทียบเท่ากันในสายพันธุ์ที่กำลังพัฒนาโดยตรง เช่น จิ้งหรีดและตั๊กแตน การเปรียบเทียบระหว่างเซลล์เหล่านี้สามารถตอบคำถามต่างๆ เช่น เซลล์แต่ละเซลล์เปลี่ยนจากการมีตัวตนเดียวเป็นหลายตัวตนได้อย่างไร มันเป็น "เครื่องมือเปรียบเทียบที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ" วิลเลียมส์กล่าว

ธัมคิดว่ามันน่าสนใจที่จะดูว่าแมลงชนิดต่างๆ ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันไปตามวิธีที่สมองของพวกมันได้รับการจัดเรียงใหม่หรือไม่ และความทรงจำสามารถอยู่รอดได้ในพวกมันหรือไม่ เกอร์เบอร์อยากรู้ว่ากลไกของเซลล์ในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแมลงจะเหมือนกันหรือไม่ในสัตว์อื่นๆ ที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการ เช่น ลูกอ๊อดที่กลายเป็นกบ หรือสิ่งมีชีวิตคล้ายไฮดราที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ซึ่งกลายเป็นแมงกะพรุน “คุณอาจจะคลั่งไคล้จนสงสัยว่าเราควรมองว่าวัยแรกรุ่นเป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทหนึ่งหรือไม่” เขากล่าว

ทรูแมนและทีมของเขากำลังหวังที่จะเจาะลึกลงไปถึงระดับโมเลกุลเพื่อดูว่ายีนใดที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและวิวัฒนาการของระบบประสาท ในปี พ.ศ. 1971 นักวิจัยตั้งสมมติฐานในรายงานทางทฤษฎีว่ายีนสามตัวชี้นำกระบวนการเปลี่ยนแปลงของแมลง ซึ่งเป็นแนวคิดที่ริดดิฟอร์ดและทรูแมนยืนยันเพิ่มเติมใน กระดาษ 2022. แต่กลไกที่อยู่เบื้องหลังการทำงานของยีนเหล่านี้ในการสร้างแบบจำลองร่างกายและสมองยังไม่ชัดเจน

เป้าหมายสูงสุดของทรูแมนคือการเกลี้ยกล่อมเซลล์ประสาทให้เข้าสู่ร่างผู้ใหญ่ในสมองตัวอ่อน การเจาะระบบสำเร็จอาจหมายความว่าเราเข้าใจอย่างแท้จริงว่าแมลงเหล่านี้สร้างตัวตนที่หลากหลายได้อย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป

ไม่ทราบว่ารูปแบบการจัดโครงสร้างใหม่จะเป็นเช่นไรในที่อื่นๆ ในสมอง แต่มีแนวโน้มว่าความสามารถทางจิตและการตอบสนองต่อโลกของแมลงวันผลไม้ในบางแง่มุม ไม่ว่าจะรู้ตัวหรือไม่ก็ตาม ล้วนถูกกำหนดโดยชีวิตตัวอ่อนของมัน ทรูแมนกล่าว “ความท้าทายอยู่ที่การพยายามค้นหาธรรมชาติและขอบเขตของผลกระทบเหล่านี้”