Vědci zveřejnili 3D rekonstrukci části lidského mozku
Foto: Google Research a Lichtman Lab / Tiskový zdrojJeden milimetr krychlový mozkové tkáně nemusí znít jako hodně. Ale vezmeme-li v úvahu, že miniaturní čtvereček obsahuje 57 000 buněk, 230 milimetrů krevních cév a 150 milionů synapsí, pak to vše dohromady představuje 1400 terabajtů dat.
Nejmodernější algoritmy AI společnosti Google umožňují rekonstrukci a mapování mozkové tkáně ve třech rozměrech. Tým také vyvinul sadu veřejně dostupných nástrojů, které mohou výzkumníci použít k prozkoumání a anotaci konektomu.
Harvardský tým vedený Jeffem Lichtmanem, profesorem molekulární a buněčné biologie, společně s výzkumníky z Google, dokázali něco obrovského. Dosud největší 3D rekonstrukci části lidského mozku v synaptickém rozlišení. Ukazuje v živých detailech každou buňku a její síť nervových spojení v minimalistickém kousku lidské temporální kůry. A to o velikosti poloviny zrnka rýže.
Google Research AI
Tento mistrovský čin je nejnovějším dílem v téměř 10leté spolupráci s vědci z Google Research. Ti kombinují zobrazování pomocí Lichtmanovy elektronové mikroskopie s algoritmy AI k barevnému kódování a rekonstrukci extrémně složitého zapojení mozků savců.
Konečným cílem této spolupráce, bylo vytvoření mapy s vysokým rozlišením neurální kabeláže celého mozku myši. Ta by obsahovala asi 1000krát větší množství dat, než jaké právě vytvořili z 1 milimetru krychlového fragmentu lidské kůry.
„Slovo ‚fragment‘ je ironické,“ řekl Lichtman. „Terabyte je pro většinu lidí obrovský, ale fragment lidského mozku, jen nepatrný, malinký kousek lidského mozku, jde stále o velikost tisíce terabajtů.“
Nejnovější mapa obsahuje dosud neviděné detaily struktury mozku, včetně vzácné, ale výkonné sady axonů spojených až 50 synapsemi. Tým také v tkáni zaznamenal neobvyklé zvláštnosti, jako například malý počet axonů, které tvořily rozsáhlé přesleny. Vzhledem k tomu, že jejich vzorek byl odebraný pacientovi s epilepsií, nejsou si jisti, zda jsou takové neobvyklé útvary patologické, nebo prostě vzácné.
Foto: Google Research a Lichtman Lab /Tiskový zdrojByla vykreslená řada histologických znaků v 1 mm 3 lidského mozku, včetně neuropilu (A) a jeho segmentace (B) v rozlišení nanometrů, anotovaných synapsí (C) , xcitačních neuronů (D) , inhibičních neuronů (E), astrocytů (F), oligodendrocyty (G), myelin (H ) a krevní cévy (I). Byla také identifikovaná dříve nerozpoznaná neuronální třída (J) a multisynaptická spojení (K).
Lichtmanovým oborem je „connectomika“, která se snaží podobně jako genomika, vytvářet komplexní katalogy struktury mozku. A to až po jednotlivé buňky a kabeláž. Takto dokončené mapy by osvětlily cestu k novým pohledům na mozkové funkce a nemoci, o kterých toho vědci stále moc neví.
Zdroje: AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Věda, DOI10.1126/science.adk4858
