Google i Uniwersytet Harvarda współpracują nad projektem dotyczącym ludzkiego mózgu, a ostatnio w tym procesie dokonano przełomu. Wysiłki te zaowocowały stworzeniem prawdopodobnie najbardziej szczegółowej mapy połączeń ludzkiego mózgu. Co ciekawe, osiągnięcie to koncentruje się na milimetrze sześciennym kory mózgowej, która została pobrana od pacjenta podczas operacji padaczki w 2014 r.

Od dekady zespół biologów i kilku ekspertów w dziedzinie uczenia maszynowego skrupulatnie analizuje tę małą próbkę tkanki. Ta maleńka próbka zawiera około 57 000 komórek i 150 milionów synaps.

To przełomowe odkrycie stanowi istotny postęp w nauce o mózgu i pozwala na niespotykany dotąd poziom szczegółowości w zrozumieniu funkcjonowania ludzkiego mózgu.

PRZECZYTAJ TAKŻE | 10 pomysłów na prezenty z okazji Raksha Bandhan dla Twojego rodzeństwa, które zna się na technologii: od słuchawek Clink Audio VoiceBuds po zestaw Amkette EvoFox Deck i wiele innych

Jak wykonano mapowanie?

Proces rozpoczął się od barwienia tkanki mózgowej metalami ciężkimi, które przyłączają się do błon lipidowych w komórkach, dzięki czemu można je wykryć pod mikroskopem elektronowym. Po barwieniu tkankę zatopiono w żywicy i pocięto na ultracienkie sekcje, każda o grubości zaledwie 34 nanometrów. To podejście przekształciło złożone wyzwanie 3D w bardziej łatwe do opanowania wyzwanie 2D, co zaowocowało ogromnym zestawem danych o łącznej wielkości 1,4 petabajta.

Aby zrekonstruować te dwuwymiarowe wycinki w spójny model trójwymiarowy, zespół wykorzystał algorytmy uczenia maszynowego opracowane we współpracy z Google. Obejmowało to wyrównanie obrazów i automatyczną segmentację różnych typów komórek, chociaż konieczne były ręczne korekty w celu dostrojenia dokładności tych segmentów.

Wyzwania, przyszłe projekty

Powstała mapa oferuje rozległe spostrzeżenia na temat struktury komórkowej mózgu, ujawniając neurony z ponad 50 synapsami — obserwacja, która była wcześniej pomijana, ale może być niezbędna do zrozumienia przetwarzania korowego. Pomimo tego postępu projekt stoi przed poważnymi wyzwaniami, takimi jak konieczność ręcznej weryfikacji ogromnej ilości danych w celu skorygowania błędów segmentacji. Niektóre komórki, w tym tajemnicze struktury jajowate i splątane formacje, pozostają zagadkowe. Te anomalie mogą przynieść nowe spostrzeżenia, ale wymagają dalszych badań.

Mapa mózgu, która jest teraz publicznie dostępna, otwiera nowe możliwości badawcze. Ma potencjał, aby poszerzyć naszą wiedzę na temat zaburzeń zdrowia psychicznego, takich jak schizofrenia, i może zainspirować ulepszenia w dziedzinie sztucznej inteligencji poprzez naśladowanie funkcji mózgu. Przyszłe inicjatywy mają na celu rozszerzenie tych badań, aby objąć całe mózgi myszy i dodatkowe obszary mózgu ludzkiego, co potencjalnie doprowadzi do dalszych przełomów w neuronauce i pokrewnych dyscyplinach.