Zmapovaný fragment lidského mozku. Výzkumníci publikovali dosud největší datovou sadu neuronových spojení

13/05/2024 Iveta Mauci 0 komentářů 2 min read 265 Zobrazení datová sada, lidský mozek, medicína, neurony, věda

*Šest vrstev excitačních neuronů barevně odlišených podle hloubky.*

Krychlový milimetr mozkové tkáně nemusí znít jako mnoho. Ale vezmeme-li v úvahu, že malý čtverec obsahuje 57 000 buněk, 230 milimetrů krevních cév a 150 milionů synapsí, což vše představuje 1 400 terabajtů dat, výzkumníci z Harvardu a Googlu právě dokázali něco obrovského.

Podle AAAS, Harvardský tým vedený Jeffem Lichtmanem, profesorem molekulární a buněčné biologie Jeremy R. Knowlesem a nově jmenovaným děkanem vědy, společně s výzkumníky Google, vytvořil dosud největší 3D rekonstrukci části lidského mozku v synaptickém rozlišení, ukazující v živých detailech každou buňku a její síť nervových spojení v kousku lidské temporální kůry o velikosti poloviny zrnka rýže.

Tento počin, publikovaný v Science, je nejnovější v téměř 10leté spolupráci s vědci z Google Research, kteří kombinují zobrazování pomocí Lichtmanovy elektronové mikroskopie s algoritmy AI k barevnému kódování a rekonstrukci extrémně složitého zapojení mozků savců. Třemi spoluautory článku jsou bývalý postdoktorandský výzkumník z Harvardu Alexander Shapson-Coe; Michał Januszewski z Google Research a postdoktorand z Harvardu Daniel Berger.

Konečným cílem této spolupráce, podporované iniciativou National Institutes of Health BRAIN Initiative , je vytvořit mapu s vysokým rozlišením neurální kabeláže celého mozku myši, která by obsahovala asi 1000krát větší množství dat, než jaké právě vytvořili z 1 krychlového milimetrového fragmentu lidské kůry.

"Slovo 'fragment' je ironické," řekl Lichtman. "Terabyte je pro většinu lidí obrovský, ale fragment lidského mozku - jen nepatrný, malinký malý kousek lidského mozku - je stále tisíce terabajtů."

Nejnovější mapa publikovaná v Science obsahuje dosud neviděné detaily struktury mozku, včetně vzácné, ale výkonné sady axonů spojených až 50 synapsemi. Tým také zaznamenal zvláštnosti v tkáni, jako je malý počet axonů, které tvořily rozsáhlé přesleny. Vzhledem k tomu, že jejich vzorek byl odebrán pacientovi s epilepsií, nejsou si jisti, zda jsou takové neobvyklé útvary patologické nebo prostě vzácné.

**Sdílená datová sada H01.**
Byla vykreslena 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 identifikována dříve nerozpoznaná neuronální třída (J) a multisynaptická spojení (**K).**

Lichtmanovým oborem je „connectomika“, která se podobně jako genomika snaží vytvářet komplexní katalogy struktury mozku až po jednotlivé buňky a kabeláž. Takto dokončené mapy by osvětlily cestu k novým pohledům na mozkové funkce a nemoci, o kterých vědci stále vědí velmi málo.

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.

„Vzhledem k enormním investicím do tohoto projektu bylo důležité prezentovat výsledky tak, aby je nyní mohl využít kdokoli jiný,“ řekla spolupracovnice výzkumu Google, Viren Jain. Dále se tým bude zabývat formací myšího hipokampu, která je pro neurovědu důležitá pro svou roli v paměti a neurologických onemocněních.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Věda, DOI10.1126/science.adk4858.

Napsat komentář