Учените разкриват напредък в изследванията на мозъка, веднъж са се помислили за невъзможно

Регистрирайте се за бюлетина за научна доктрина на CNN. .

Използвайки петна от мозъка на мишката, с размерите на пясъчно зърно, учените сътвориха първата точна, триизмерна карта на мозъка на бозайник.

Картата в детайли разказва формата, функционалността и интензивността на 84 000 неврона, разклонени структури, които изстрелват известия надолу по дълга ръка, наречени аксон, а по-късно през повече от 500 милиона синапса, както и 200 000 мозъчни кафези. Малкото парче тъкан съдържаше 3,4 благи (5,4 километра) невронално окабеляване - съвсем един и половина пъти по -голяма от дължината на Централния парк на Ню Йорк.

Работата е кулминационната точка на съвсем десетилетие на проучвания от 150 учени в 22 институции, ръководени от Института за мозъчни науки на Алън, Медицинския лицей Бейлор и Университета в Принстън.

„ Един непряк артикул от целия този план ни демонстрира какъв брой необикновено хубав е мозъкът “, споделя д -р Форест Колман, асоцииран шеф по данни и технологии в Института Алън, във видео, споделено от организацията.

„ Само гледането на тези неврони ви демонстрира техните елементи и мащаби по метод, който ви кара да оценявате мозъка с чувство за благоговение по метода, по който, когато погледнете нагоре, знаете, да речем, на фотография на вселена надалеч, надалеч “, добави той.

Удивителната карта съставлява единствено 1/500 от цялостния размер на мозъка на мишката, само че екипът приключи с 1,6 петабайта данни - потресаващо количество, еквивалентно на 22 години нонстоп HD видео, който планът, прочут като машинната просветеност от кортикалните мрежи (Microns), към този момент даде обществено налични.

Изследователите описаха работата в няколко документа, оповестени в списанието Nature на 9 април.

Изграждане на мозъчна активност

За да създадат картата, учените от Медицинския лицей Baylor в Хюстън започнаха благодарение на профилирани микроскопи за записване на мозъчната интензивност в 1-кубична милиметрова част от тъканта във образната кора на лабораторната мишка-където животното обработва това, което вижда-в течение на няколко дни.

Изследователите се увериха, че мишката е будна и образно подтиквана по време на изображенията, като животното се движи на бягаща пътека и гледа 10-секундна подиуми от разнообразни филми, в това число „ The Matrix “ и „ Mad Max: Fury Road “. YouTube Clips от рискови спортове като мотокрос, Luge и Base Jumping също бяха част от ротацията на гледането, съгласно известие на новините на университета в Принстън.

След това, откакто евтаназираха мишката, откриватели от Института Алън в Сиатъл взеха същия пространствен милиметър мозък и го нарязаха на повече от 28 000 пласта, всеки 1/400 - ширината на човешката коса и правеше изображения на всяка филия по пътя. След това те реконструираха изображенията в композит.

„ Това ни лиши към 12 дни и 12 нощувки, като екипът направи смени денонощно; не тъй като го режехме на ръка, това е машина, която е автоматизирана “, споделя д -р Нуно Масарико да Коста, асоцииран следовател в Института Алън.

„ Трябваше да сме там, с цел да спрем когато и да е, в случай че сметнахме, че ще загубим повече от секция поред. “ Ако това се случи, Да Коста сподели, че опитът ще би трябвало да стартира от нулата, добавяйки, че целият развой е доста „ стресиращ “.

Екип от Принстънския университет в Ню Джърси след това разполага с принадлежности за машинно образование и изкуствен интелект, с цел да наблюдава контурата на всеки неврон през филийките, оцветявайки невроните, с цел да ги осветява поотделно в развой, наименуван сегментиране. Информацията, генерирана от AI, е валидирана или промяна от участващите учени, развой, който към момента продължава.

Работата приключи с единно мнение за това, което учените назовават ​​мозъка на мишката „ Connectome “, който демонстрира по какъв начин се провеждат характерни елементи от мозъка на мишката и предлага визия за това по какъв начин работят другите видове кафези.

„ Съединението е началото на цифровата промяна на науката за мозъка “, споделя д -р Себастиан Сеунг, професор по невронауката на университета в Принстън и професор по компютърни науки.

„ С няколко натискания на клавиши можете да търсите информация и да получите резултатите за секунди. Част от тази информация би взела цяла докторска дисертация преди. И това е силата на цифровата промяна “, сподели той в известие за новините.

Невъзможно предизвикателство?

Картирането на мозъка по този метод от дълго време се смяташе за невероятно предизвикателство. Молекулярният биолог Франсис Крик, който завоюва Нобеловата премия за изложение на структурата на ДНК, допусна, че невролозите в никакъв случай няма да могат да реализират такова в детайли схващане на мозъка.

„ Няма смисъл да се желае невъзможното, като, да речем, точната скица на окабеляване за пространствен милиметър мозъчна тъкан и метода, по който всичките му неврони стрелят “, написа той в Scientific American през 1979 година

Мозъкът на мишката „ Connectome “ се основава на сходна работа на още по -малки същества: Connectome на Nematode Worm C. Elegans е приключен през 2019 година и учените разкриха карта на всички неврони на мозъка на плодовата муха през 2024 година

Един пространствен милиметър мозък на мишката е към 20 пъти по -голям от цялостния мозък на плодовата муха и доста по -сложен, споделят откривателите. Независимо от това, задачата е да можете да картографирате целия мозък на мишки в близко бъдеще.

Въпреки това той сподели, че картографирането на човешкия мозъчен съединител в сходна синаптична разграничителна дарба ще бъде фрапантно по -трудно начинание. „ Човешкият мозък е различен фактор от 1500 или толкоз по -голям от мозъка на мишката и по тази причина носи цялостен домакин… от механически и етични бариери за това “, сподели той.

Възможно е обаче да се наблюдава аксоните в целия човешки мозък, в случай че не синаптични връзки, добави д -р Клей Рийд, старши откривател по мозъчна просвета в Института Алън