Американские ученые создали самую полную электрическую схему нейронов в мозге млекопитающих
Ученые в США создали самую полную электрическую схему нейронов в мозге млекопитающих, которая дает новаторское представление о том, как работает мозг. На карте изображена частичка зрительной коры головного мозга мыши, размером меньше песчинки, и прослежена структура из 84 000 нейронов, соединенных полумиллиардом синапсов и приблизительно 5,4 км нейронных связей. Трехмерная реконструкция кубического миллиметра мозга помогает понять, как устроен мозг и как взаимодействуют различные типы клеток, и может иметь значение для понимания интеллекта, сознания и нейронных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, аутизм и шизофрения.
тестовый баннер под заглавное изображение
По словам доктора Дэвида Марковица, бывшего руководителя программы правительственной организации Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), координировавшего работу, эти достижения являются “переломным моментом для нейронауки, сравнимым по своему преобразующему потенциалу с проектом ”Геном человека».
Как пишет The Guardian, проект MICrONS был направлен не только на составление карты структуры нейронов, но и на изучение электрических сигналов между ними, что позволило показать, как они взаимодействуют, и получить более полную картину скрытых разговоров в мозге.
Ученые из медицинского колледжа Бейлора в Техасе начали с использования специализированных микроскопов для записи мозговой активности в целевой области, когда животное просматривало различные фильмы и клипы в Интернете. Впоследствии исследователи из Института Аллена взяли тот же кубический миллиметр мозга и разделили его на более чем 25 000 слоев, каждый толщиной в 1/400 человеческого волоса, и с помощью множества электронных микроскопов сделали снимки каждого среза с высоким разрешением.
Наконец, другая команда из Принстонского университета использовала искусственный интеллект и машинное обучение для создания трехмерного изображения ячеек и соединений. В совокупности объем массивных данных составляет 1,6 петабайта, что эквивалентно 22 годам непрерывной видеосъемки в формате HD.
Результаты исследования опубликованы в серии статей в журнале Nature.
“Внутри этого крошечного пятнышка находится целая архитектура, похожая на изысканный лес, — рассказывает доктор Клей Рейд, старший исследователь и нейробиолог из Института Аллена. – В нем есть всевозможные правила связи, которые мы знали из различных областей нейробиологии, и в рамках самой реконструкции мы можем проверить старые теории и надеяться найти новые вещи, которых никто никогда раньше не видел”.
Полученные данные раскрывают новые типы клеток и новый принцип торможения в мозге. Ранее ученые считали, что ингибирующие клетки – те, которые подавляют нервную активность, – это просто сила, которая ослабляет действие других клеток. Но последняя работа показала, что тормозные клетки очень избирательны в выборе клеток, на которые они нацелены, создавая систему координации и сотрудничества в масштабах всей сети.
Понимание формы и функций мозга может проложить путь к лучшему пониманию расстройств мозга, связанных со сбоями в нейронной коммуникации, отмечает The Guardian.
“Если у вас сломался радиоприемник и у вас есть принципиальная схема, вы сможете быстрее его починить, — комментирует доктор Нуно да Коста, младший научный сотрудник Института Аллена. – Мы описываем что-то вроде карты Google или схемы этой песчинки. В будущем мы сможем использовать это для сравнения мозговых связей у здоровой мыши с мозговыми связями в модели болезни”.
Свежие комментарии