Vědci zmapovali malý kousek lidského mozku v bezprecedentním měřítku, podrobně popisují každou mozkovou buňku nebo neuron a složité sítě, které tvoří s jinými buňkami.
Průkopnická mapa mozku, kterou vytvořili vědci z Harvardské univerzity a Google, odhaluje téměř 57 000 neuronů, 9 palců (230 mm) krevních cév a 150 milionů synapsí neboli spojovacích bodů mezi neurony.
Dr. Jeff LichtmanProfesor molekulární a buněčné biologie z Harvardu, který vedl 10letý projekt, řekl, že nemohl uvěřit podrobné mapě, když ji poprvé viděl. „Nikdy předtím jsem nic takového neviděl,“ řekl Live Science.
Lidský mozek je poměrně složitý orgán Asi 170 miliard buněk, z toho 86 miliard neuronů. Vědci již dříve zahlédli mozek v milimetrovém měřítku pomocí zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). V poslední době pokročilé mikroskopické techniky odhalily detaily v mnohem menším měřítku a zlepšily naše chápání vnitřního fungování mozku.
Příbuzný: Nejpodrobnější mapa lidského mozku, která kdy byla vytvořena, obsahuje 3300 typů buněk
Nyní pomocí těchto mikroskopických metod a umělá inteligence (AI) s názvem strojové učení, Lichtman a jeho kolegové vytvořili 3D mapu části mozku v měřítku nanometrů nebo miliontin milimetru. To poskytuje obraz orgánu s nejvyšším rozlišením, jaké kdy vědci dosáhli.
Výsledný buněčný atlas, popsaný v časopise vědy 9. května i on Dostupné pro učence k prohlížení online.
Tato mapa znázorňuje malý kousek mozku o velikosti asi 1 krychlový milimetr, menší než zrnko rýže. Mozek dospělého je milionkrát větší.
Vzorek části mozku byl odebrán 45leté ženě, která podstoupila operaci mozku kvůli léčbě epilepsie. Lékaři odstranili kus mozkové kůry Vnější část Z jejího mozku. Po fixaci vzorku v konzervačních látkách jej vědci obarvili těžkými kovy, aby jim pomohli vidět buňky. Poté zalili tkáň do pryskyřice a nařezali na více než 5000 plátků, každý o tloušťce asi 30 nanometrů.
„To se rovná asi tisícině tloušťky pramene vlasů,“ řekl Lichtman. Tým naskenoval každé sklíčko pomocí vysokorychlostního elektronového mikroskopu, který využívá více paprsků elektronů k osvětlení buněk ve vzorku. Mikroskopická data pak odeslali Googlu k další analýze pomocí umělé inteligence.
Výzkumníci společnosti Google použili modely strojového učení k rozpoznání stejného objektu na různých mikroskopických snímcích a poté vytvořili 3D pohled na každý objekt na všech snímcích. Poté snímky elektronicky spojili, aby zrekonstruovali celý vzorek ve třech rozměrech. Finální 3D mapa obsahuje neuvěřitelných 1,4 petabajtu, neboli 1 milion gigabajtů, dat.
„Objem a složitost dat generovaných v tomto projektu vyžaduje schopnost společnosti Google vyvinout nejmodernější algoritmy strojového učení a umělé inteligence pro rekonstrukci 3D neuronové sítě.“ Viren JainSenior Google vědec, který spoluvedl projekt, řekl Live Science v e-mailu.
Podrobná mapa vědců obsahuje několik překvapení. Zjistili například, že některé nervové výstupní dráty neboli axony jsou stočeny do uzlů, které tvoří víry, které Jain popsal jako „tajemné, ale krásné“. Tým také našel vzácná spojení mezi neurony, kde jednotlivé axony byly spojeny až s 50 synapsemi.
„Stále zkoumáme funkci těchto spojení, ale mohla by vysvětlit, jak jsou kódovány velmi rychlé odezvy nebo velmi důležité vzpomínky,“ řekl Jain Live Science.
Zbývá zjistit, zda květiny a velmi silné synapse mají něco společného s epilepsií u dárce tkáně, nebo zda je lze vidět v mozcích lidí, kteří tento stav nemají, poznamenal Lichtman. Dodal, že tým nyní zkoumá mozkovou tkáň od člověka s Parkinsonovou chorobou, takže to může začít řešit otázku.
Vzorky mozkové tkáně odebrané kterýmkoli dvěma lidem pravděpodobně nebudou vypadat úplně stejně, dodal, částečně proto, že způsob, jakým se mozek propojuje, závisí na zkušenostech jednotlivce.
Tým si pak klade za cíl zmapovat celý myší mozek, který bude 500krát větší než tento vzorek lidského mozku. Začínají hipokampem, klíčovou oblastí pro učení a paměť.
„Už jsme zahájili ambiciózní misi,“ řekl Lichtman.
Přemýšleli jste někdy proč? Někteří lidé budují svaly snadněji než jiní nebo Proč se na slunci objevují pihy?? Pošlete nám své otázky o tom, jak funguje lidské tělo Community@livescience.com S předmětem „Health Desk Q“ a odpověď na svou otázku můžete vidět na webových stránkách!
„Unapologetický analytik. Rozzuřeně skromný kávový evangelista. Hráč. Nelze psát s boxerskými rukavicemi. Student. Podnikatel.“
You may also like
-
Kompenzace spánku o víkendech může snížit riziko srdečních onemocnění o pětinu – studie | Srdeční onemocnění
-
Cesta miliardáře do vesmíru je „riskantní“
-
V lasvegaské krajské věznici byl hlášen případ planých neštovic
-
Nejvýkonnější dalekohled na Zemi zachycuje snímky černých děr v nebývalých detailech
-
Havárie asteroidu NASA Dart opravdu pokazila jeho vesmírný skalní cíl