Важная карта мозга поможет понять его устройство

Карта крошечного участка человеческого мозга

Исследователи потрясающе детализируют карта маленького участка человеческого мозга, раскрывая новые узоры связей между клетками, образующими узлы, а также пары нейронов, которые почти симметричны друг другу. Этот клеточный атлас, занимающий всего кубический миллиметр объема, содержит порядка 57 000 клеток и удивительное количество синапсов - около 150 миллионов. Трехмерная модель охватывает огромный объем данных - 1,4 петабайта. Ученые намерены продолжить исследования, чтобы получить более полное представление о структуре и функциях мозга, и возможно, открыть новые законы функционирования нейронных связей.

Фрагмент мозга

Фрагмент мозга, взятый у 45-летней женщины в ходе оперативного вмешательства по поводу эпилепсии, представляет чрезвычайный научный интерес. Этот образец был изъят из коры головного мозга, области, играющей важную роль в процессах обучения, принятия решений и обработки сигналов от внешнего мира. Для более детального изучения клеток мозга, полученный образец был обработан консервантами и окрашен тяжелыми металлами, что облегчило визуализацию клеточных структур. С помощью электронных микроскопов было сделано поразительное количество срезов толщиной всего 34 нанометра – 5000 штук. Эти уникальные данные послужили основой для создания трехмерной модели, которая позволила ученым более детально исследовать структуру этого крошечного участка человеческого мозга и обнаружить до 50 связей между нейронами, что противоречит общепринятым представлениям о мозговой анатомии.

Модели искусственного интеллекта

Команда ученых разработала модели искусственного интеллекта, способные объединить изображения, полученные с микроскопа, и воссоздать трехмерную карту крошечного участка человеческого мозга. При глубоком анализе этих моделей исследователи обнаружили необычные нейроны, которые имели до 50 связей друг с другом, превосходя типичные пары соединений между нейронами. Также были выявлены нейроны с усиками, образующие узлы вокруг себя, и пары нейронов, которые казались почти зеркальным отражением друг друга. Несмотря на удивительные открытия, точное объяснение этих особенностей остается неясным, ожидая дополнительных исследований и анализа.

Требуется корректировка

Карта мозга настолько объемна, что значительную часть ее еще предстоит проверить вручную, возможно имеются ошибки в обработке данных. Несмотря на то, что уже были скорректированы сотни клеток, это небольшая часть от общего числа. Планируется создание аналогичных карт других образцов мозга, однако собрать карту всего мозга потребует еще много лет.

Заключение

Более глубокое исследование коры головного мозга человека может привести к значительным прорывам в лечении психиатрических и нейродегенеративных заболеваний. Изучение детальных карт клеточной структуры позволяет увидеть уникальные законы нейронных связей, которые ранее оставались скрытыми. Развитие новых методов анализа и интерпретации этих данных может пролить свет на внутреннюю работу мозга и способствовать пониманию его функционирования на более глубоком уровне. Эта карта представляет собой ценный инструмент, открывающий потенциал для разгадывания тайн человеческого мозга и применения этих знаний в разработке эффективных терапий для ряда патологий, связанных с мозговой деятельностью.