Milimetr sześcienny tkanki mózgowej może nie wydawać się dużą ilością. Biorąc jednak pod uwagę, że ten niewielki fragment zawiera 57 000 komórek, 230 milimetrów naczyń krwionośnych i 150 milionów synaps, co daje łącznie 1400 terabajtów danych, badacze z Harvardu i Google właśnie dokonali czegoś zdumiewającego.
Kierowany przez Jeffa Lichtmana, profesora biologii molekularnej i komórkowej Jeremy’ego R. Knowlesa oraz nowo mianowanego dziekana ds. nauki , zespół z Harvardu pomógł stworzyć największą jak dotąd trójwymiarową rekonstrukcję mózgu, pokazując z żywymi szczegółami każdą komórkę i jej sieć połączeń w jednym kawałku kory skroniowej, mniej więcej o połowę mniejszy niż ziarno ryżu.
Badanie opublikowane w Science, stanowi najnowszy wynik prawie 10-letniej współpracy z naukowcami z Google Research, łączącej obrazowanie za pomocą mikroskopu elektronowego Lichtmana z algorytmami sztucznej inteligencji do kodowania kolorami i rekonstrukcji niezwykle złożonego okablowania mózgów ssaków. Trzej pierwsi współautorzy artykułu to były doktorant z Harvardu Alexander Shapson-Coe, Michał Januszewski z Google Research i postdoc z Harvardu Daniel Berger.
Ostatecznym celem, wspieranym przez inicjatywę National Institutes of Health BRAIN , jest stworzenie kompleksowej mapy o wysokiej rozdzielczości połączeń neuronowych myszy, która obejmowałaby około 1000 razy więcej danych, niż właśnie wygenerowała grupa z 1-sześciennego- milimetrowy fragment ludzkiej kory.
Słowo „fragment” jest ironiczne – powiedział Lichtman. Dla większości ludzi terabajt to gigant, jednak fragment ludzkiego mózgu – po prostu maleńki, malusieńki kawałek ludzkiego mózgu – to wciąż tysiące terabajtów.
Najnowsza mapa zawiera nigdy wcześniej nie widziane szczegóły struktury mózgu, w tym rzadki, ale potężny zestaw aksonów połączonych nawet 50 synapsami. Zespół zauważył również osobliwości w tkance, takie jak niewielka liczba aksonów tworzących rozległe okółki. Ponieważ próbkę pobrano od pacjenta chorego na padaczkę, badacze nie wiedzą, czy takie formacje są patologiczne, czy po prostu rzadkie.
Dziedziną Lichtmana jest konektomika, która stara się stworzyć kompleksowe katalogi struktury mózgu, aż do poszczególnych komórek. Tak ukończone mapy umożliwiłyby wgląd w funkcjonowanie i choroby mózgu, o których naukowcy wciąż niewiele wiedzą.
Najnowocześniejsze algorytmy AI firmy Google pozwalają na rekonstrukcję i mapowanie tkanki mózgowej w trzech wymiarach. Zespół opracował także zestaw publicznie dostępnych narzędzi, których badacze mogą używać do badania konektomu i opisywania go.
Biorąc pod uwagę ogromne inwestycje włożone w ten projekt, ważne było przedstawienie wyników w taki sposób, aby każdy mógł z nich skorzystać – powiedziała współpracownica Google, Viren Jain.
Następnie zespół zajmie się tworzeniem hipokampa u myszy, który jest ważny dla neuronauki ze względu na jego rolę w pamięci i chorobach neurologicznych.
Źródło: materiały prasowe, zdjęcie zajawka: Gerd Altmann/Pixabay, zdjęcie w tekście: Kris Snibbe/Fotograf Harvard Staff
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.