Загляните внутрь: Google и Гарвард создали самую подробную 3D-карту одной из частей мозга
Мозг — невероятно сложный компьютер, механизмы которого до сих пор не до конца понятны человеку
Любой желающий может посмотреть карту в режиме онлайн. Она включает в себя 50 000 клеток, все они отображаются в трех измерениях. Клетки соединены вместе сотнями миллионов «паучьих усиков», образуя 130 миллионов соединений, называемых синапсами. Объем набора данных составляет 1,4 петабайта, что примерно в 700 раз превышает емкость среднего современного компьютера!
Ученые отмечают, что это первый раз, когда они увидели реальную структуру такого большого участка человеческого мозга. Первые шаги для создания карты были сделаны, когда специалисты из Гарвардского университета получили крошечный кусочек мозга 45-летней женщины с эпилепсией. Она перенесла операцию по удалению части гиппокампа. Для этого хирургам пришлось удалить часть здоровой мозговой ткани, которая покрывала гиппокамп.
Тогда команда немедленно погрузила образец в консерванты, а затем добавила к нему тяжелые металлы, такие как осмий, чтобы внешние мембраны каждой клетки были видны под электронным микроскопом. Далее кусочек мозга был помещен в специальный раствор и разрезан на ломтики толщиной около 30 нанометров.
После этого к работе присоединились специалисты Google, которые просканировали образцы с помощью электронного микроскопа с разрешением до 4 нанометров и создали 225 миллионов двумерных изображений, которые затем были объединены в трехмерные.
Затем к работе подключились алгоритмы машинного обучения, которые просканировали и идентифицировали различные ячейки и структуры внутри образца. Ученые проверяли данные, которые выдавала нейросеть, чтобы убедиться, что она правильно их идентифицирует.
Картирование мозга, или коннектомика, прошло долгий путь с момента своего первого прорыва в 1980-х годах. Тогда исследователи смогли нанести на карту 302 нейрона в нервной системе червя. Несмотря на невероятное количество нейронов и связей, которые смогли смоделировать ученые сегодня, они все равно считают это лишь маленьким шажком в составлении полной картины. А тем временем, полная карта мозга человека могла бы помочь ученым понять причины многих расстройств и болезней.
