Nastala je največja 3D rekonstrukcija fragmenta človeških možganov
Zadnji pregled: 14.06.2024
Vsa vsebina iLive je pregledana ali preverjena, da se zagotovi čim večja dejanska natančnost.
Imamo stroge smernice za pridobivanje virov in samo povezave do uglednih medijskih strani, akademskih raziskovalnih institucij in, kadar je to mogoče, medicinsko pregledanih študij. Upoštevajte, da so številke v oklepajih ([1], [2] itd.) Povezave, ki jih je mogoče klikniti na te študije.
Če menite, da je katera koli naša vsebina netočna, zastarela ali drugače vprašljiva, jo izberite in pritisnite Ctrl + Enter.
Kubični milimeter možganskega tkiva se lahko pokaže nepomembno. Če pa ta majhen kvadrat vsebuje 57 000 celic, 230 milimetrov krvnih sodov in 150 milijonov sinapsov, kar skupaj znaša 1 400 terabajtov podatkov, so raziskovalci Garvarda in Google dosegli ogromen napredek.
Komanda Garvarda pod vodstvom Džeffa Lihtmana, profesorja molekularne in celične biologije Džeremija R. Noulza in nedavno imenovani dekana znanstvenega fakulteta, skupaj z raziskovalci Google, sta na današnji dan ustvarila svojo največjo trehmerno rekonstrukcijo možganov človeka na sinaptični ravni, ki prikazuje v svetlih detajlih vsakega kletka in njenih nastavljenih nevronskih povezav v delih človeškega visočnega korteksa, velikosti približno s polovico zerniške rise.
Dosežek, objavljen v Science, je zadnji v skoraj desetletju dolgem sodelovanju z znanstveniki Google Research, ki združujejo Lichtmannovo elektronsko mikroskopijo z algoritmi umetne inteligence za barvno kodiranje in rekonstrukcijo izjemno zapletenega živčnega ožičenja sesalcev. Trije soavtorji prispevka so bili nekdanji podoktorski sodelavec Harvarda Alexander Shapson-Ko, Michal Januszewski iz Google Research in podoktorski sodelavec Harvarda Daniel Berger.
Končni cilj sodelovanja, ki ga podpira pobuda BRAIN Nacionalnega inštituta za zdravje, je izdelava visokoločljivega zemljevida nevronske povezanosti celotnih mišjih možganov, kar bo zahtevalo približno 1000-krat več podatkov, kot so jih pravkar pridobili iz enega kubičnega milimetra človeške skorje.
Beseda "fragment" zveni ironično. Terabajt je za večino ljudi ogromna količina, toda delček človeških možganov – le majhen, majhen košček človeških možganov – je še vedno velik na tisoče terabajtov.«
Jeff Lichtman, Jeremy R. Knowles, profesor molekularne in celične biologije
Najnovejši zemljevid v Science razkriva podrobnosti o strukturi možganov, ki še niso bile opažene, vključno z redko, a močno mrežo aksonov, povezanih z do 50 sinapsami. Ekipa je opazila tudi nekatere značilnosti v tkivu, kot je majhno število aksonov, ki tvorijo obsežne spirale. Ker so njihov vzorec vzeli bolniku z epilepsijo, niso prepričani, ali so takšne nenavadne tvorbe patološke ali preprosto redke.
Lichtmanovo področje raziskovanja je »connectomics«, ki si podobno kot genomika prizadeva ustvariti popolne kataloge strukture možganov vse do posameznih celic in povezav. Takšni dokončani zemljevidi bodo osvetlili pot do novega razumevanja delovanja možganov in bolezni, o katerih znanstveniki še vedno vedo zelo malo.
Sodobni Googlovi algoritmi umetne inteligence omogočajo rekonstrukcijo in preslikavo možganskega tkiva v treh dimenzijah. Ekipa je razvila tudi nabor javno dostopnih orodij, ki jih raziskovalci lahko uporabljajo za raziskovanje in označevanje konektoma.
»Glede na ogromno naložbo, ki je bila vložena v ta projekt, je bilo pomembno rezultate predstaviti na način, ki bo zdaj lahko koristil drugim,« je povedal Googlov raziskovalec Viren Jain.
Ekipa bo nato ciljala na regijo mišjega hipokampusa, ki je pomembna za nevroznanost zaradi svoje vloge pri spominu in nevroloških boleznih.