Новые публикации
Создана крупнейшая 3D-реконструкция фрагмента человеческого мозга
Последняя редакция: 14.06.2024
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Кубический миллиметр мозговой ткани может показаться незначительным. Но если учесть, что этот маленький квадрат содержит 57 000 клеток, 230 миллиметров кровеносных сосудов и 150 миллионов синапсов, что в сумме составляет 1 400 терабайт данных, то исследователи из Гарварда и Google добились огромного прогресса.
Команда Гарварда под руководством Джеффа Лихтмана, профессора молекулярной и клеточной биологии Джереми Р. Ноулза и недавно назначенного декана научного факультета, совместно с исследователями Google создали самую крупную на сегодняшний день трехмерную реконструкцию мозга человека на синаптическом уровне, показывающую в ярких деталях каждую клетку и ее сеть нейронных связей в части человеческого височного кортекса, размером примерно с половину зернышка риса.
Это достижение, опубликованное в журнале Science, стало последним в почти десятилетнем сотрудничестве с учеными из Google Research, которые сочетают электронную микроскопию Лихтмана с алгоритмами ИИ для цветового кодирования и реконструкции чрезвычайно сложной нервной проводки млекопитающих. Тремя со-первыми авторами статьи стали бывший постдокторант Гарварда Александр Шапсон-Ко, Михал Янушевски из Google Research и постдокторант Гарварда Даниэль Бергер.
Конечная цель сотрудничества, поддерживаемая Инициативой BRAIN Национальных институтов здоровья, заключается в создании высокоразрешающей карты нейронной связи всего мозга мыши, что потребует примерно в 1000 раз больше данных, чем они только что получили из одного кубического миллиметра кортекса человека.
Слово "фрагмент" звучит иронично. Терабайт для большинства людей — это огромное количество, но фрагмент человеческого мозга — всего лишь мизерная, крошечная частица человеческого мозга — все равно составляет тысячи терабайт."
Джефф Лихтман, профессор молекулярной и клеточной биологии Джереми Р. Ноулз
Последняя карта в Science содержит детали структуры мозга, которые ранее не наблюдались, включая редкую, но мощную сеть аксонов, соединенных до 50 синапсами. Команда также отметила некоторые особенности в ткани, такие как небольшое количество аксонов, образующих обширные спирали. Поскольку их образец был взят у пациента с эпилепсией, они не уверены, являются ли такие необычные формирования патологическими или просто редкими.
Область исследования Лихтмана — "коннектомика", которая, по аналогии с геномикой, стремится создать полные каталоги структуры мозга до отдельных клеток и связей. Такие завершенные карты осветят путь к новым пониманиям функций мозга и заболеваний, о которых ученые все еще знают очень мало.
Современные алгоритмы искусственного интеллекта Google позволяют реконструировать и картографировать мозговую ткань в трех измерениях. Команда также разработала набор общедоступных инструментов, которые исследователи могут использовать для изучения и аннотации коннектома.
"Учитывая огромные инвестиции, вложенные в этот проект, было важно представить результаты таким образом, чтобы кто-либо другой теперь мог извлечь из них пользу", — сказал сотрудник Google Research Вирен Джейн.
Далее команда возьмет в работу область гиппокампа мыши, которая важна для нейронауки из-за своей роли в памяти и неврологических заболеваниях.