Žmogaus smegenų žemėlapyje yra dar nematytų struktūros detalių

Žmogaus smegenų žemėlapyje yra dar nematytų struktūros detalių

Psichologija

Smegenų audinio kubinis milimetras gali atrodyti mažai. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad mažame kvadrate yra 57 000 ląstelių, 230 milimetrų kraujagyslių ir 150 milijonų sinapsių, o tai sudaro 1 400 terabaitų duomenų, Harvardo ir Google mokslininkai ką tik padarė kažką milžiniško.

Harvardo komanda, vadovaujama Jeffo Lichtmano, Jeremy R. Knowleso, molekulinės ir ląstelių biologijos profesoriaus ir naujai paskirto mokslo dekano, kartu su „Google“ tyrėjais sukūrė iki šiol didžiausią sinapsinės skiriamosios gebos 3D žmogaus smegenų gabalo rekonstrukciją. ryškiai pavaizduoti kiekvieną ląstelę ir jos nervinių jungčių tinklą žmogaus laikinosios žievės gabale, maždaug per pusę ryžių grūdo dydžio.

Žygdarbis, paskelbtas m Mokslas, yra naujausias beveik 10 metų trunkantis bendradarbiavimas su „Google Research“ mokslininkais, kurie Lichtmano elektronų mikroskopinį vaizdą sujungia su dirbtinio intelekto algoritmais, kad koduotų spalvas ir atkurtų itin sudėtingus žinduolių smegenų laidus. Trys pirmieji šio straipsnio autoriai yra buvęs Harvardo doktorantūros tyrėjas Alexanderis Shapsonas-Coe; Michałas Januszewskis iš „Google Research“ ir Harvardo doktorantas Danielis Bergeris.

Galutinis bendradarbiavimo tikslas yra sukurti didelės raiškos visos pelės smegenų nervinių laidų žemėlapį, kuris apimtų maždaug 1000 kartų didesnį duomenų kiekį, kurį jie ką tik sukūrė iš 1 kubinio milimetro žmogaus žievės fragmento.

„Žodis „fragmentas“ yra ironiškas“, – sakė Lichtmanas. „Terabaitas daugeliui žmonių yra milžiniškas, tačiau žmogaus smegenų fragmentas – tik mažytė, mažytė žmogaus smegenų dalelė – vis tiek yra tūkstančiai terabaitų.

Naujausias žemėlapis Mokslas yra dar nematytų smegenų struktūros detalių, įskaitant retą, bet galingą aksonų rinkinį, sujungtą iki 50 sinapsių. Grupė taip pat pastebėjo audinio keistenybes, pavyzdžiui, nedidelį skaičių aksonų, sudarančių didelius suktukus. Kadangi jų mėginys buvo paimtas iš epilepsija sergančio paciento, jie nėra tikri, ar tokie neįprasti dariniai yra patologiniai, ar tiesiog reti.

Lichtmano sritis yra „konnekomika“, kuri, analogiškai genomikai, siekia sukurti išsamius smegenų struktūros katalogus iki atskirų ląstelių ir laidų. Tokie užpildyti žemėlapiai atvertų kelią į naujas smegenų funkcijas ir ligas, apie kurias mokslininkai vis dar žino labai mažai.

Šiuolaikiniai „Google“ dirbtinio intelekto algoritmai leidžia rekonstruoti ir sudaryti smegenų audinio žemėlapius trimis matmenimis. Komanda taip pat sukūrė viešai prieinamų įrankių rinkinį, kurį tyrėjai gali naudoti jungčiai ištirti ir komentuoti.

„Atsižvelgiant į didžiules investicijas į šį projektą, buvo svarbu rezultatus pateikti taip, kad dabar bet kas kitas galėtų pasinaudoti jais“, – sakė „Google“ tyrimų bendradarbė Viren Jain.

Toliau komanda spręs pelių hipokampo formavimąsi, kuris yra svarbus neuromokslui dėl savo vaidmens gydant atmintį ir neurologines ligas.