Oamenii de știință au realizat prima hartă tridimensională completă a conexiunilor neuronale din creierul unui mamifer, folosind un fragment de creier de șoarece de dimensiunea unui grăunte de nisip. Harta include 84.000 de neuroni, peste 500 de milioane de sinapse și activitatea a 200.000 de celule dintr-un milimetru cub de țesut cortical.

Proiectul a fost realizat de 150 de cercetători

O mostră microscopică de creier a conținut aproximativ 5,4 kilometri de conexiuni neuronale, depășind lungimea Central Park din New York. Proiectul a fost realizat de 150 de cercetători din 22 de instituții, sub coordonarea Institutului Allen pentru Știința Creierului, Colegiului de Medicină Baylor și Universității Princeton, fiind considerat un pas important în neuroștiință.

„Un produs secundar al întregului proiect ne arată cât de incredibil de frumos este creierul. Este la fel de fascinant cum e să privești o galaxie îndepărtată!”, a spus Forrest Collman, doctor la Institutul Allendirectorul, într-un videoclip distribuit de institut.

Deși reprezintă doar 1/500 din creierul unui șoarece, harta a generat 1,6 petaocteți de date, echivalentul a 22 de ani de video HD. Datele sunt disponibile publicului prin programul MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks).

Reconstrucția 3D, realizată cu ajutorul AI

Cercetătorii de la Baylor au înregistrat activitatea neuronală într-o zonă de 1 mm³ din cortexul vizual al unui șoarece treaz, care alerga pe o bandă și viziona secvențe din filme și videoclipuri. După eutanasiere, creierul a fost secționat în peste 28.000 de felii ultrafine, fiecare având grosimea a 1/400 dintr-un fir de păr, și fotografiat strat cu strat.

Reconstrucția 3D a fost realizată cu ajutorul inteligenței artificiale, prin segmentare, proces în care neuronii au fost urmăriți și colorați individual pentru a evidenția traseele și conexiunile. Rezultatele automate au fost apoi verificate manual de echipe de cercetători.

Harta obținută oferă o imagine detaliată a conectomului, evidențiind rețeaua conexiunilor dintre neuroni și interacțiunile dintre diferite tipuri de celule.

De la fantezie la realitate

Cartografierea detaliată a creierului a fost considerată imposibilă în trecut. În 1979, Francis Crick afirma că un astfel de proiect era o fantezie.

Zona cartografiată, neocortexul, este responsabilă pentru funcțiile cognitive superioare. Studierea sa oferă perspective noi în cercetarea afecțiunilor care afectează comunicarea neuronală, precum Alzheimer, Parkinson, autism sau schizofrenie.