Как выглядит галактика нейронных связей в мышином мозге?

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.
Как выглядит галактика нейронных связей в мышином мозге?
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.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка