Naukowcy stworzyli największą dotąd funkcjonalną mapę mózgu myszy, analizując połączenia między 84 000 neuronów. To ważny krok w zrozumieniu ludzkiego mózgu.
REKLAMA
Dzięki eksperymentowi z udziałem myszy oglądającej klipy z filmu Matrix, naukowcom udało się stworzyć największą jak dotąd funkcjonalną mapę mózgu. To szczegółowy schemat połączeń między 84 000 neuronów, które przesyłały informacje.
Naukowcy podają, że ten ogromny zbiór danych stanowi istotny krok w stronę zrozumienia, jak działa ludzki mózg.
Trójwymiarowa rekonstrukcja, w której dane zostały dodatkowo pokolorowane w celu wyróżnienia różnych obwodów mózgowych, jest dostępna dla naukowców z całego świata do dalszych badań — a także dla zwykłych ciekawskich, którzy chcą po prostu rzucić na nią okiem.
"To naprawdę robi wrażenie" — powiedział jeden z głównych badaczy projektu z Allen Institute for Brain Science w Stanach Zjednoczonych Forrest Collman.
"Człowiek uświadamia sobie, jak bardzo jest złożony. Patrzymy co prawda na maleńki fragment... mysiego mózgu, ale strukturą podobny jest do ludzkiego i widać tam piękno oraz setki milionów neuronów" - dodał.
To, jak myślimy, czujemy, widzimy, mówimy i poruszamy się, zawdzięczamy neuronom, czyli komórkom nerwowym w mózgu — to one są aktywowane i przekazują sobie nawzajem sygnały.
Naukowcy od dawna wiedzą, że impulsy te przemieszczają się z jednego neuronu do drugiego wzdłuż włókien zwanych aksonami i dendrytami, a następnie przechodzą przez synapsy, które umożliwiają przekaz informacji do kolejnej komórki.
Wciąż jednak wiemy stosunkowo niewiele o sieciach neuronów odpowiedzialnych za konkretne funkcje oraz o tym, w jaki sposób zaburzenia w tym „okablowaniu” mogą przyczyniać się do rozwoju choroby Alzheimera, autyzmu i innych zaburzeń neurologicznych.
W ramach nowego projektu międzynarodowy zespół ponad 150 naukowców stworzył mapę połączeń neuronowych, które — jak obrazowo opisuje Forrest Collman — przypominają splątane nitki spaghetti, wijące się przez fragment mysiego mózgu odpowiedzialny za widzenie.
To, jak myślimy, czujemy, widzimy, mówimy i poruszamy się, zawdzięczamy neuronom, czyli komórkom nerwowym w mózgu — to one są aktywowane i przekazują sobie nawzajem sygnały.
Naukowcy od dawna wiedzą, że impulsy te przemieszczają się z jednego neuronu do drugiego wzdłuż włókien zwanych aksonami i dendrytami, a następnie przechodzą przez synapsy, które umożliwiają przekaz informacji do kolejnej komórki.
Wciąż jednak wiemy stosunkowo niewiele o sieciach neuronów odpowiedzialnych za konkretne funkcje oraz o tym, w jaki sposób zaburzenia w tym „okablowaniu” mogą przyczyniać się do rozwoju choroby Alzheimera, autyzmu i innych zaburzeń neurologicznych.
W ramach nowego projektu międzynarodowy zespół ponad 150 naukowców stworzył mapę połączeń neuronowych, które — jak obrazowo opisuje Forrest Collman — przypominają splątane nitki spaghetti, wijące się przez fragment mysiego mózgu odpowiedzialny za widzenie.
Jak naukowcy zmapowali mózg
Naukowcy pokazali zwierzęciu fragmentów filmów science fiction, sportu, animacji i przyrody.
Naukowcy użyli mikroskopu zasilanego laserem, aby zarejestrować jak poszczególne komórki w korze wzrokowej zwierzęcia świecą się w odpowiedzi na przetwarzane i migające obrazy.
Następnie badacze z Instytutu Allena przeanalizowali niewielki fragment tkanki mózgowej, używając specjalistycznego narzędzia. Tkankę przecięli na ponad 25 000 warstw i wykonali niemal 100 milionów zdjęć w wysokiej rozdzielczości za pomocą mikroskopu elektronowego. Zebrane dane starannie złożyli w trójwymiarowy model.
Wreszcie, naukowcy z Uniwersytetu Princeton w USA wykorzystali sztuczną inteligencję, by prześledzić całe okablowanie i- jak powiedział Collman – „pomalować każdy z poszczególnych przewodów na inny kolor, abyśmy mogli je indywidualnie zidentyfikować”.
Oszacowali, że gdyby to mikroskopijne okablowanie rozciągnąć, miałoby ponad 5 kilometrów długości.
Implikacje dla ludzkiego zdrowia
Czy tego rodzaju mapowanie może pomóc naukowcom w znalezieniu metod leczenia chorób mózgu?
Zdaniem badaczy to fundamentalny krok — porównywalny z Projektem Ludzkiego Genomu, który dostarczył pierwszą mapę genów i ostatecznie doprowadził do opracowania terapii genowych.
Kolejnym celem jest stworzenie mapy całego mózgu myszy.
"Technologie opracowane w ramach tego projektu dadzą nam pierwszą realną szansę na zidentyfikowanie pewnych nieprawidłowych wzorców połączeń, które prowadzą do zaburzeń" — powiedział neuronaukowiec i informatyk z Uniwersytetu Princeton Sebastian Seung.
"To osiągnięcie stanowi duży krok naprzód i oferuje nieocenione zasoby dla społeczności naukowej” — napisali neuronaukowcy z Harvardu.