Уявіть собі, що ви дивитеся на складну, але красиву карту цілого міста, але місто насправді є мозком. Звучить захоплююче, чи не так? Тепер вчені зробили це реальністю. Експерти створили першу в історії схему з’єднання, або «коннектом», кожного нейрона в мозку дорослої людини разом із 50 мільйонами з’єднань між ними, що стало важливою віхою в галузі нейронауки.
Повна схема підключення мозку
Проект став можливим завдяки Консорціуму FlyWire, великому міжнародному співробітництву, в якому взяли участь вчені з Лабораторії молекулярної біології MRC у Кембриджі, Прінстонського університету, Вермонтського університету та Кембриджського університету.
Дослідження, опубліковане у двох статтях у журналі Nature, містить першу повну схему з’єднання всіх 139 255 нейронів у мозку дорослої мухи – тварини, здатної як ходити, так і бачити. Попередні дослідження нанесли на карту менші системи мозку, такі як личинка плодової мушки з 3016 нейронами або хробак-нематода з 302 нейронами. Однак нинішнє дослідження відкриває новий шлях, пропонуючи повномасштабну нейронну карту для більш складного організму.
Тривають дослідження в галузі нейронаук
Отримані дані пропонують цінну інформацію про структуру та функції мозку, забезпечуючи важливе порівняння для поточних досліджень у нейронауці.
«Якщо ми хочемо зрозуміти, як працює мозок, нам потрібно механістичне розуміння того, як усі нейрони поєднуються разом і дозволяють думати. Для більшості мізків ми не маємо уявлення про те, як ці мережі функціонують», – зазначив співавтор дослідження доктор Грегорі Джефферіс.
Детальна карта мозку мухи могла б відповісти на багато з цих питань, розкриваючи тонкощі нейронних ланцюгів.
Подібність у проводці мозку
Одним із найвидатніших відкриттів дослідження є значна подібність у проводці, яка була виявлена між поточною картою та попередніми невеликими зусиллями. Це привело до висновку, що окремі мізки мають схожість у їхніх проводках – всупереч переконанням, що кожен мозок є унікальною структурою.
Подорож до картографування мозку
Шлях до цього досягнення включав розрізання цілого мозку мухи, ширина якого менше міліметра, на 7000 тонких скибочок. Потім ці зрізи були ретельно відскановані за допомогою електронної мікроскопії з високою роздільною здатністю, щоб отримати форми приблизно 140 000 нейронів і 50 мільйонів зв’язків між ними.
Сила штучного інтелекту
Завдання аналізу цієї величезної кількості даних стало можливим завдяки машинному навчанню, що демонструє потенціал технології штучного інтелекту для революції в нейронауці. Забезпечення точності даних вимагало приблизно 33 людино-років для вичитки. Незважаючи на труднощі, результати цієї ретельної роботи проклали шлях для майбутніх відкриттів у нейронауці.