Учёные создали крупнейшую функциональную карту мозга, изучив проводку 84 000 нейронов в участке мышиного мозга размером с маковое зернышко, когда животное обрабатывало видеофрагменты. Эта работа предоставляет уникальную возможность увидеть, как мельчайшие структуры мозга создают поразительно сложную сеть, напоминающую галактику.
Цель исследования заключалась в понимании того, как нейроны обмениваются информацией через ветвистые аксоны и дендриты, а также как синапсы обеспечивают связь между клетками. Полученные знания могут пролить свет на работу мозга и способствовать изучению нарушений, таких как болезнь Альцгеймера, аутизм и другие состояния, связанные с аномальными нейронными соединениями.
Мышь, генетически модифицированная для светоизлучения активных нейронов, наблюдала за фрагментами видеороликов из различных жанров, включая сцены из «Матрицы», спортивные клипы, анимацию и природные пейзажи. Эта процедура осуществлялась в Baylor College of Medicine с применением лазерного микроскопа, фиксирующего активность нейронов в зрительной коре.
Ученые из Allen Institute for Brain Science разделили участок мозга на более чем 25 000 слоёв, каждый из которых значительно тоньше человеческого волоса, и сделали почти 100 миллионов снимков с использованием электронных микроскопов. Полученные изображения позволили визуализировать ветвистые структуры нейронов и 500 миллионов синапсов, что обеспечило детальную трёхмерную реконструкцию нейронных сетей.
Данные трехмерной модели были дополнительно обработаны учёными из Princeton University с применением методов искусственного интеллекта, благодаря которым каждая нейронная нить была окрашена в свой цвет. Если протянуть все микроскопические соединения, их общая длина составит более 5 километров, что подчеркивает масштаб и сложность внутренней структуры мозга.
Международный коллектив, насчитывающий свыше 150 исследователей, объединил усилия ведущих научных учреждений. Руководитель проекта Форрест Коллман из Allen Institute for Brain Science отмечал: «великолепная сложность» полученной проводки, а нейроучёный Себастьян Сеунг из Princeton University, а также специалисты Марьела Петкова и Грегор Шухкнехт из Harvard подчеркивали значимость этого прорыва для дальнейшего исследования мозговых функций.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature в среду и получили поддержку консорциума MICrONS, Национальных институтов здоровья в рамках инициативы BRAIN и IARPA. Публичная доступность цифровых 3D-данных открывает новые перспективы для изучения когнитивных процессов и выявления аномальных нейронных связей, лежащих в основе неврологических расстройств.
Изображение носит иллюстративный характер
Цель исследования заключалась в понимании того, как нейроны обмениваются информацией через ветвистые аксоны и дендриты, а также как синапсы обеспечивают связь между клетками. Полученные знания могут пролить свет на работу мозга и способствовать изучению нарушений, таких как болезнь Альцгеймера, аутизм и другие состояния, связанные с аномальными нейронными соединениями.
Мышь, генетически модифицированная для светоизлучения активных нейронов, наблюдала за фрагментами видеороликов из различных жанров, включая сцены из «Матрицы», спортивные клипы, анимацию и природные пейзажи. Эта процедура осуществлялась в Baylor College of Medicine с применением лазерного микроскопа, фиксирующего активность нейронов в зрительной коре.
Ученые из Allen Institute for Brain Science разделили участок мозга на более чем 25 000 слоёв, каждый из которых значительно тоньше человеческого волоса, и сделали почти 100 миллионов снимков с использованием электронных микроскопов. Полученные изображения позволили визуализировать ветвистые структуры нейронов и 500 миллионов синапсов, что обеспечило детальную трёхмерную реконструкцию нейронных сетей.
Данные трехмерной модели были дополнительно обработаны учёными из Princeton University с применением методов искусственного интеллекта, благодаря которым каждая нейронная нить была окрашена в свой цвет. Если протянуть все микроскопические соединения, их общая длина составит более 5 километров, что подчеркивает масштаб и сложность внутренней структуры мозга.
Международный коллектив, насчитывающий свыше 150 исследователей, объединил усилия ведущих научных учреждений. Руководитель проекта Форрест Коллман из Allen Institute for Brain Science отмечал: «великолепная сложность» полученной проводки, а нейроучёный Себастьян Сеунг из Princeton University, а также специалисты Марьела Петкова и Грегор Шухкнехт из Harvard подчеркивали значимость этого прорыва для дальнейшего исследования мозговых функций.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature в среду и получили поддержку консорциума MICrONS, Национальных институтов здоровья в рамках инициативы BRAIN и IARPA. Публичная доступность цифровых 3D-данных открывает новые перспективы для изучения когнитивных процессов и выявления аномальных нейронных связей, лежащих в основе неврологических расстройств.
