Zinātnieki ir izveidojuši vispilnīgāko smadzeņu 3D karti - ar 4 km neironu un vairāk nekā 200 000 šūnu.

Starptautiska pētnieku grupa izveidojusi visattīstītāko 3D karti pelējam smadzeņu vizuālajam garozam.

MICrONS projekta vadībā ir izveidota augstas izšķirtspējas peles smadzeņu vizuālās garozas daļas trīsdimensiju karte, kas zinātniekiem sniedz iespēju būtiski mainīt izpratni par šī orgāna darbību un funkcijām. Kopējais datu apjoms ir 1,6 petabaiti informācijas, kas aptver vairāk nekā 200 tūkstošus šūnu aktivitātes. Karte ietver sevī četrus kilometrus pārklājuma aksonu un 500 miljonus sinaptisko centru.

«MICrONS sasniegumi ir būtisks pagrieziena punkts neirozinātnē, ko var salīdzināt ar cilvēka genoma projektu pēc tā transformējošā potenciāla,» uzsver pētījuma vadošais autors Deivids Markovics.

Darbu veica neirobiologi no Prinstonas Universitātes, Allena Institūta un Bayloras Medicīnas koledžas. Zinātnieki novēroja peles smadzeņu vizuālās garozas neironu aktivitāti, balstoties uz vairākiem video.

Pēc tam Allena institūta speciālisti izmantoja elektronmikroskopiju, izveidojot attēlu par šo smadzeņu apgabalu, kas iepriekš bija sadalīts 25 tūkstošos ultraplānās šķēlītēs, katra plānāka par cilvēka matu. Mākslīgā intelekta zinātnieki Prinstonā izmantoja progresīvos mākslīgā intelekta algoritmus, lai izsekotu un rekonstruētu neironu un sinaptiskās šūnu arhitektūras savienojumus. Šis modelis vēlāk tika pārveidots trīsdimensiju formātā.

«Šajā mazajā pleķītī ir visa arhitektūra, līdzīga smalkam mežam. Tajā ir dažādi savienojumu likumi, kurus mēs pazīstam no dažādām neirozinātnes daļām, un rekonstrukcijas ietvaros mēs varam pārbaudīt senās teorijas un cerēt atklāt jaunas lietas, kuras neviens nekad iepriekš nav redzējis,» skaidro vecākais zinātnieks Klējs Reids.

Viena no galvenajiem atklājumiem zinātniekiem bija izmaiņas izpratnē par inhibējošo neironu darbību. Tika uzskatīts, ka šie neironi veic funkcijas, kas vienīgi apspiež smadzeņu aktivitāti. Tomēr izrādījās, ka tie strādā ļoti selektīvi. Veseli šo neironu kopumi saskaņoti darbojas, lai ierobežotu atsevišķus uzbudinājuma šūnu komplektus, bet citi koncentrējas tikai uz vienu šūnu veidu.

Šis sarežģītais ierobežošanas un savstarpējās ierobežošanas mehānisms atklāj nezināmu līdz šim neuronālās koordinācijas līdzsvaru informācijas apstrādes procesos. Papildus domāšanas arhitektūras atklāšanai šis pētījums var pavērt jaunas iespējas smadzeņu saistītu traucējumu, piemēram, Alcheimera slimības, autisma un šizofrēnijas, diagnostikā un ārstēšanā.

Avots: Interesting Engineering