Составлена самая подробная 3D-карта части человеческого мозга

В прошлом году специалисты из Google и Гарвардского университета создали первую 3D-карту мозга плодовой мушки. На ней можно увидеть 20 миллионов синапсов, которые связывают между собой 25 миллионов нейронов. Четверть мозга плодовой мушки, нанесенные на карту, стали важной работой в области нейронаук коннектомики, которая изучает структурные связи мозга. Теперь же ученым удалось визуализировать (пусть и крохотный) участок человеческого мозга. Это стало возможным благодаря изъятию мозговой ткани в ходе операции на мозге 45-летней женщины, страдавшей от эпилепсии. Причиной операции стала неэффективность лекарственных препаратов, поэтому хирургам пришлось также удалить здоровые сегменты мозга. Нередко пациенты решают пожертвовать извлеченный материал в исследовательских целях, что и произошло в ходе нового исследования. И все же, самое потрясающее в этой новости заключается в том, что один кубический миллиметр ткани, или один пиксель на МРТ, можно рассмотреть в максимальной детализации онлайн.

Нейробиология, пожалуй, является одной из наиболее сложных наук. Причина заключается в том, что полностью изучить мозг и его работу на сегодняшний день не предоставляется возможным. Как отмечает в своей книге «Кто мы такие? Гены, наше тело, общество» нейрофизиолог, профессор Стэндфордского университета Роберт Сапольски, собираясь на конференциях, ведущие нейробиологи признаются, что понятия не имеют как работает мозг. Настолько все сложно.

И все же, будучи самым непознанным органом человеческого тела, мозг позволил нам совершить несколько знаменательных революций, включая научно-технологическую. Сегодня то, о чем мечтали научные фантасты (и то, о чем не могли подумать) является нашей повседневной жизнью.

Новое открытие можно назвать одним из наиболее знаменательных в своей области: вычислительные программы сшивали полученные изображения вместе, а программы искусственного интеллекта помогали ученым анализировать их. Краткое описание полученного представления было опубликовано в качестве препринта 30 мая на сервере bioRxiv.org. Полный набор данных находится в свободном доступе в Интернете.

Извлеченный в ходе операции кусочек мозговой ткани составлял, как пишет Science News, примерно миллионную часть объема всего мозга. Он был изъят из коры головного мозга — внешнего слоя мозга, ответственного за формирование сложных мыслей.

После удаления образец был быстро сохранен и окрашен тяжелыми металлами, которые выявили клеточные структуры. Затем мозговую ткань разрезали на более чем 5000 тонких кусочков и сфотографировали с помощью мощных электронных микроскопов. Затем с помощью вычислительных программ и программ искусственного интеллекта вся обработанная информация была объединена и проанализирована.

Необходимо отметить, что на данный момент исследователи только начинают понимать, что вообще находится в отсканированном участке. «Мы только что с головой окунулись в этот набор данных», – сказал соавтор исследования Джефф Лихтман, нейробиолог из Гарвардского университета. Лихтман сравнивает карту мозга с Google Earth:

Но кое-какие «фантастически интересные» достопримечательности все же появились. Все потому, что наличие большого набора данных позволяет заметить все странное и выделяющееся. Большие объемы данных, помимо прочего, дают представление о том, насколько распространены те или иные типы связей в мозге.

Молекулярный нейробиолог Сет Грант из Эдинбургского университета отмечает, что, хотя новая карта является ценным инструментом, она показывает только анатомию мозга. Другие исследования помогут прояснить функцию и состав молекул, которые управляют поведением мозга. На данный момент карта является «в значительной степени исследовательским инструментом», говорит он.

Одним из любопытных моментов для дальнейшего изучения является наблюдение команды за двумя нервными клетками, или нейронами, которые, казалось, были вплетены в симметричный танец. На снимках также были видны аксоны нейронов, посылающие сообщения, образующие сложные спирали, необычные и таинственные завитки, похожие на свернувшихся змей. «Мы никогда не видели ничего подобного», – пишут исследователи.

Источник: https://hi-news.ru/science/sostavlena-samaya-podrobnaya-3d-karta-chasti-chelovecheskogo-mozga.html