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.
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
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”.
Комментарии