Ang pinakamalaking 3D na muling pagtatayo ng isang fragment ng utak ng tao ay nilikha

Ang isang cubic millimeter ng tisyu ng utak ay maaaring hindi gaanong. Ngunit kapag isinasaalang-alang mo na ang maliit na parisukat na iyon ay naglalaman ng 57,000 mga cell, 230 millimeters ng mga daluyan ng dugo, at 150 milyong synapses, na may kabuuang 1,400 terabytes ng data, ang mga mananaliksik ng Harvard at Google ay gumawa ng malaking pag-unlad.

Isang pangkat ng Harvard na pinamumunuan ni Jeff Lichtman, ang Jeremy R. Knowles na Propesor ng Molecular at Cellular Biology at ang bagong hinirang na dean ng Faculty of Science, at ang mga mananaliksik ng Google ay lumikha ng pinakamalaking 3-D na muling pagtatayo ng utak ng tao hanggang sa kasalukuyan sa antas ng synaptic, na nagpapakita sa matingkad na detalye sa bawat cell at sa network ng neural na koneksyon nito sa isang bahagi ng laki ng temporal cortex ng tao.

Ang tagumpay, na inilathala sa journal Science, ay ang pinakabago sa halos isang dekada na pakikipagtulungan sa mga siyentipiko sa Google Research na pinagsasama ang Lichtman electron microscopy sa mga algorithm ng AI sa color-code at muling buuin ang napakakomplikadong neural wiring ng mga mammal. Ang tatlong co-first na may-akda ng papel ay dating Harvard postdoc Alexander Shapson-Ko, Michal Januszewski ng Google Research, at Harvard postdoc na si Daniel Berger.

Ang pinakalayunin ng pakikipagtulungan, na sinusuportahan ng BRAIN Initiative ng National Institutes of Health, ay lumikha ng isang high-resolution na mapa ng neural connectivity sa buong utak ng mouse, na mangangailangan ng humigit-kumulang 1,000 beses na mas maraming data kaysa sa nakuha lang nila mula sa isang cubic millimeter ng human cortex.

Ang salitang "fragment" ay balintuna. Ang terabyte ay isang malaking halaga sa karamihan ng mga tao, ngunit isang fragment ng utak ng tao - isang maliit, maliit na bahagi lamang ng utak ng tao - ay libu-libong terabytes pa rin."

Jeff Lichtman, Jeremy R. Knowles Propesor ng Molecular at Cellular Biology

Ang pinakabagong mapa sa Science ay naglalaman ng mga detalye ng istraktura ng utak na hindi pa nakikita noon, kabilang ang kalat-kalat ngunit malakas na network ng mga axon na konektado ng hanggang 50 synapses. Napansin din ng koponan ang ilang mga kakaiba sa tissue, tulad ng isang maliit na bilang ng mga axon na bumubuo ng malawak na mga spiral. Dahil ang kanilang sample ay kinuha mula sa isang pasyente na may epilepsy, hindi sila sigurado kung ang mga hindi pangkaraniwang pormasyon ay pathological o bihira lamang.

Ang lugar ng pananaliksik ni Lichtman ay "connectomics," na, tulad ng genomics, ay naglalayong lumikha ng kumpletong mga katalogo ng istraktura ng utak hanggang sa mga indibidwal na cell at koneksyon. Ang ganitong kumpletong mga mapa ay magpapapaliwanag sa landas patungo sa mga bagong pag-unawa sa paggana ng utak at mga sakit na kakaunti pa rin ang nalalaman ng mga siyentipiko.

Ang mga makabagong AI algorithm ng Google ay maaaring buuin at maimapa ang tisyu ng utak sa tatlong dimensyon. Nakabuo din ang team ng isang hanay ng mga tool na magagamit sa publiko na magagamit ng mga mananaliksik upang galugarin at i-annotate ang connectome.

"Dahil sa malaking pamumuhunan na napunta sa proyektong ito, mahalagang ipakita ang mga resulta sa paraang maaari na ngayong makinabang ang ibang tao mula sa kanila," sabi ng kasama sa Google Research na si Viren Jain.

Susunod, ita-target ng koponan ang isang rehiyon ng mouse hippocampus na mahalaga sa neuroscience dahil sa papel nito sa memorya at sakit sa neurological.