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

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка