W monumentalnym osiągnięciu dla neurobiologii, grupa ponad 150 badaczy zdołała zmapować wszystkie neurony w milimetrze sześciennym mózgu myszy. To zdumiewające osiągnięcie, które wydaje się wyjęte z filmu science fiction, opiera się na próbce tkanki mózgowej mniejszej niż ziarnko piasku.
Po siedmiu latach pracy i poświęcenia, wynik przedstawia się jako kolorowa sieć, która nie tylko podkreśla piękno anatomii mózgu, ale także oferuje najbardziej szczegółowy zapis mózgu ssaka do tej pory. W tej maleńkiej porcji znajduje się ponad 200.000 neuronów i 523 miliony synaps, które są połączeniami między komórkami nerwowymi.
Praca o zdumiewającej precyzji
Aby osiągnąć ten wynik, naukowcy umieścili myszy przed ekranami, na których oglądały filmy na YouTube, jednocześnie rejestrując aktywność mózgową małej części ich mózgów. Aby zobrazować wielkość badania, milimetr sześcienny jest tysiąc razy mniejszy niż centymetr sześcienny, co odpowiada mniej niż kropli wody.
Próbka została podzielona na 25.000 warstw, z których każda jest tak cienka, że jest 400 razy cieńsza niż ludzki włos. Z tych obrazów zespół badaczy wykorzystał sztuczną inteligencję do rekonstrukcji struktury komórkowej w objętości 3D, otwierając tym samym nowe drzwi w badaniach nad neurobiologią.
Historycznie, śledzenie łączności i pomiar aktywności neuronów w takiej skali wydawało się zadaniem niemożliwym. Jednak postępy w obliczeniach i sztucznej inteligencji pozwalają na realizację tej pracy, która wcześniej wymagała żmudnej i rozległej pracy ręcznej, w sposób bardziej efektywny.
Wyniki tego projektu, nazwanego MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks), zostały opublikowane w dziesięciu artykułach w prestiżowym czasopiśmie Nature. Ponadto, diagram połączeń mózgowych i wszystkie dane są dostępne bezpłatnie za pośrednictwem MICrONS Explorer, zajmując imponującą objętość 1,6 petabajta, co odpowiada 22 latom filmów w wysokiej rozdzielczości.
Clay Reid, jeden z głównych badaczy, opisał tę maleńką próbkę jako „architekturę przypominającą cienką dżunglę”. Ta praca nie tylko pozwala testować istniejące teorie w neurobiologii, ale także otwiera drzwi do odkryć, które mogą zrewolucjonizować nasze zrozumienie mózgu.
Projekt ujawnił nowe typy komórek oraz innowacyjny mechanizm hamowania mózgowego, co stanowi znaczący postęp w klasyfikacji i zrozumieniu funkcji mózgu. Jak podsumował Nuno da Costa, inny badacz, „to jak posiadanie mapy obwodu zepsutego radia; stawia nas w lepszej pozycji do jego naprawy”.