Americkí vedci vytvorili najkomplexnejšiu schému mozgu cicavcov. 3D mapa myšieho mozgu odhaľuje pol miliardy synapsií a 5,4 km neurónových prepojení.
Ľudský mozog je neuveriteľne zložitý. Zdroj: Forrest Collman/Allen Institute/AP
Vedci vytvorili doposiaľ najkomplexnejšiu mapu neurónov v mozgu cicavca, ktorá ponúka prelomové poznatky o fungovaní mozgu. Táto 3D mapa, ktorá zobrazuje malú časť myšieho vizuálneho kortexu menšiu ako zrnko piesku, odhaľuje pol miliardy synapsií a 5,4 km neurónových spojení, čo otvára nové možnosti pochopenia inteligencie, vedomia a neurologických ochorení, akými sú Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, autizmus a schizofrénia.
Podľa Dr. Davida Markowitza, bývalého programového manažéra americkej vládnej organizácie Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), ktorý koordinoval túto prácu, sú tieto výsledky „pre neurovedu prelomovým momentom, ktorý je svojím transformačným potenciálom porovnateľný s projektom ľudského genómu“.
Odhalili nové typy buniek mozgu
Cieľom projektu MICrONS bolo nielen zmapovať štruktúru neurónov, ale aj preskúmať elektrickú signalizáciu medzi nimi, ukázať, ako komunikujú, a poskytnúť lepší obraz o skrytých rozhovoroch v mozgu.
Vedci z Baylorovej lekárskej univerzity v Texase začali tým, že pomocou špecializovaných mikroskopov zaznamenávali aktivitu mozgu z cieľovej oblasti, keď zviera sledovalo rôzne filmy a klipy na Youtube. Následne výskumníci z Allenovho inštitútu zobrali ten istý kubický milimeter mozgu a rozrezali ho na viac ako 25-tisíc vrstiev, z ktorých každá mala šírku 1/400 hrúbky ľudského vlasu. Pomocou elektrónových mikroskopov s vysokým rozlíšením potom vyfotografovali každú vrstvu.
Nakoniec tím z Princetonskej univerzity použil umelú inteligenciu a strojové učenie na rekonštrukciu buniek a spojení do 3D modelu. Celkovo má tento masívny dátový súbor veľkosť 1,6 petabajtu, čo zodpovedá 22 rokom nepretržitého HD videa.
Vnútri tohto malého zrnka piesku sa nachádza celá architektúra pripomínajúca nádherný les. Obsahuje všetky druhy pravidiel prepojení, ktoré sme poznali z rôznych oblastí neurovedy. V rámci samotnej rekonštrukcie môžeme testovať staré teórie a dúfať, že nájdeme nové veci, ktoré ešte nikto predtým nevidel,
povedal Dr. Clay Reid, vedúci výskumník a neurobiológ z Allenovho inštitútu.
Zistenia odhaľujú nové typy buniek a nový princíp inhibície v mozgu. Vedci predtým považovali inhibičné bunky – tie, ktoré potláčajú nervovú aktivitu – za jednoduchú silu, ktorá tlmí aktivitu iných buniek. Najnovšia práca však prišla na to, že inhibičné bunky sú veľmi selektívne, pokiaľ ide o to, na ktoré bunky sa zameriavajú, čím vytvárajú sieťový systém koordinácie a spolupráce.
Pochopenie formy a funkcie mozgu by mohlo viesť k lepšiemu poznaniu neurologických porúch, ktoré zahŕňajú narušenie neurónovej komunikácie. „Ak máte rozbité rádio a máte schému zapojenia, budete pri jeho oprave v lepšej pozícii,“ povedal Dr. Nuno da Costa, docent z Allenovho inštitútu. „Opisujeme akýsi plán alebo akúsi mapu Google tohto zrnka piesku. V budúcnosti to môžeme použiť na porovnanie zapojenia mozgu zdravej myši so zapojením mozgu v modeli choroby,“ dodáva Nuno da Costa.
Zdroj: The Guardian
(RR)
