Ученые создали самую детализированную карту мозга мыши

Международная группа ученых создала самую большую и подробную на сегодняшний день функциональную карту мозга, визуализирующую связи между 84 000 нейронов и 500 миллионами синапсов в участке мозга мыши размером с маковое зернышко. Уникальность исследования заключается в том, что активность нейронов регистрировалась во время просмотра животным видеороликов, что позволило проследить, как именно связи между нейронами обеспечивают обработку визуальной информации. Полученные данные, представленные в виде интерактивной трехмерной реконструкции, открыты для научного сообщества и могут стать ключевым шагом в понимании работы мозга и разработке методов лечения различных неврологических расстройств.

«Это определенно вызывает чувство благоговения, как будто смотришь на фотографии галактик, - сказал Форрест Коллман из Института мозга Аллена в Сиэтле, один из ведущих исследователей проекта.  - Вы получаете представление о том, насколько вы сложны. Мы смотрим на одну крошечную часть... мозга мыши и на красоту и сложность, которые вы можете увидеть в этих настоящих нейронах и сотнях миллионов связей между ними».

Для создания карты исследователи использовали мышь со светящимися при активности нейронами. Во время просмотра животным отрывков из научно-фантастических фильмов, спортивных трансляций, мультфильмов и передач о природе лазерный микроскоп фиксировал активность отдельных клеток в зрительной коре. Затем крошечный образец мозговой ткани был нарезан на 25 000 сверхтонких слоев, которые были многократно сфотографированы с помощью электронных микроскопов. Полученные 100 миллионов изображений высокого разрешения позволили воссоздать трехмерную структуру нейронных связей. Искусственный интеллект использовался для отслеживания этих связей и их цветовой кодировки. Ученые подсчитали, что общая длина этих микроскопических «проводов» составляет более пяти километров.

Сопоставление активности мозга мыши во время просмотра видео с полученной картой связей позволило исследователям проследить, как работает эта нейронная сеть, отвечающая за зрение. Были созданы цифровые 3D-модели, доступные для дальнейших исследований. Ученые сравнивают этот проект с проектом «Геном человека», полагая, что детальное картирование мозга может привести к разработке новых методов лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и аутизм. Следующей целью исследователей является картирование всего мозга мыши.

«Технологии, разработанные в рамках этого проекта, дадут нам первый шанс по-настоящему идентифицировать некую аномальную модель связей, которая приводит к расстройству», — заявил нейробиолог и специалист по информатике из Принстонского университета Себастьян Сын, еще один ведущий исследователь проекта.

Нейробиологи Мариэла Петкова и Грегор Шукнехт из Гарварда, не участвовавшие в исследовании, отметили, что эта работа является «большим шагом вперед и предлагает бесценный ресурс для будущих открытий», способствуя раскрытию сложных нейронных сетей, лежащих в основе познания и поведения.

Источник: AP

#Нейробиология #КартаМозга #ИскусственныйИнтеллект #НаучныеОткрытия #ИсследованияМозга