Исследователи Гарвардского университета и компании Google нанесли на карту 1 кубический миллиметр коры мозга человека. На полученном в результате эксперимента клеточном атласе отражены 57 000 нейронов и 150 миллионов синапсов. На нем видны неизвестные ранее связи между нейронами и другими клетками мозга.
Объем атласа, описывающего 1 кубический миллиметр мозга, — 1,4 петабайта или 1 400 000 000 000 000 байт. Весь мозг в миллион раз больше. Значит полное описание займет не меньше 1,4 зеттабайта или 1 400 000 000 000 000 000 000 байт. На самом деле полный атлас будет гораздо больше, потому что при картировании 1 миллиметра многие связи были просто оборваны. Интересно, как мы планируем разбираться в этой махине?
Исследователи Гарвардского университета и компании Google нанесли на карту 1 кубический миллиметр коры мозга человека. На полученном в результате эксперимента клеточном атласе, видны неизвестные связи между нейронами и другими клетками мозга.
На трехмерной карте изображены все клетки одного кубического миллиметра коры мозга человека. Это только одна миллионная часть всего мозга. Атлас содержит примерно 57 000 клеток и 150 миллионов синапсов — связей между нейронами. Объем атласа 1,4 петабайта данных.
Срезы мозга
Фрагмент мозга был взят у 45-летней женщины, когда она перенесла операцию по лечению эпилепсии. Фрагмент получен из коры головного мозга, той части мозга, которая отвечает за обучение, решении задач и обработку сенсорных сигналов.
Образец был погружен в консерванты и окрашен тяжелыми металлами, чтобы клетки было легче распознать. Нейробиолог Джефф Лихтман из Гарвардского университета и его коллеги разрезали образец примерно на 5000 пластинок толщиной 34 нанометра. Эти срезы уже можно визуализировать с помощью электронных микроскопов.
Затем команда Вирена Джайна, нейробиолога из Google создала модели искусственного интеллекта, которые смогли соединить изображения, полученные микроскопом, и реконструировать весь образец в 3D.
Детально изучив модель, исследователи обнаружили странные нейроны, в том числе такие, которые образуют до 50 связей друг с другом. «В общем-то, между двумя нейронами обычно можно найти максимум пару связей», — говорит Джайн. В другом месте модель показала нейроны с усиками, которые образовывали узлы и замыкались на себя. «Никто раньше не видел ничего подобного», — добавляет Джайн.
Команда также обнаружила пары нейронов, которые были почти идеальными зеркальными отражениями друг друга. Неясно, какую роль эти функции играют в мозге.
Требуются нейрокорректоры
Атлас настолько велик, что большую его часть еще предстоит проверить вручную, и он все еще может содержать ошибки, возникшие в процессе сшивания такого большого количества изображений. «Сотни ячеек были "вычитаны", но это, очевидно, лишь несколько процентов из 50 000», — говорит Джайн. Он надеется, что другие нейробиологи помогут вычитать интересующие их части атласа. Команда планирует создать аналогичные атласы образцов мозга других людей, но атлас всего мозга вряд ли появится в ближайшие несколько десятилетий.
Атласы мозга
Создана полная карта мозга дрозофилы. Он очень похож на искусственную нейросеть Создана 3D-модель мозга мыши Создана карта коры мозга человека
Более глубокое представление коры головного мозга, может подсказать, как лечить некоторые психиатрические и нейродегенеративные заболевания. «Эта карта предоставляет беспрецедентные детали, которые могут раскрыть новые правила нейронных связей и помочь расшифровать внутреннюю работу человеческого мозга», — говорит Ёнсу Ким, нейробиолог из Университета штата Пенсильвания в Херши.