Google i Harvard mapują połączenia mózgowe w bezprecedensowych szczegółach.
___________________
Wideo: https://youtu.be/bvlSV_6wKO4
Wpis jest tłumaczeniem artykułu "Google and Harvard map brain connections in unprecedented detail" / Michael Irving / 02-06-2021 / https://newatlas.com/biology/google-harvard-human-brain-connectome/
___________________
Dająca się przeglądać mapa 3D zaledwie jednej milionowej części kory mózgowej została stworzona przy użyciu 225 milionów obrazów i ogromnej ilości 1,4 petabajta danych.
Ludzki mózg to najbardziej absurdalnie złożony komputer, jaki kiedykolwiek istniał, a odwzorowanie tej gęstej plątaniny neuronów, synaps i innych komórek jest niemal niemożliwe. Ale inżynierowie z Google i Harvardu dali z siebie wszystko, tworząc możliwą do przeglądania i przeszukiwania mapę 3D niewielkiego wycinka ludzkiej kory mózgowej.
Z około 86 miliardami neuronów łączących się za pomocą 100 trylionów synaps, to herkulesowe zadanie, by dowiedzieć się dokładnie, co każdy z nich robi i jak te połączenia tworzą podstawę myśli, emocji, pamięci, zachowania i świadomości. Choć może to być trudne, zespoły naukowców z całego świata zakasują rękawy i próbują zbudować schemat elektryczny ludzkiego mózgu - tak zwany "connectome".
W zeszłym roku naukowcy z Google i Howard Hughes Medical Institute przetarli szlak, tworząc connectom mózgu muszki owocowej, który obejmował około połowy pełnego mózgu owada. Teraz Google i Laboratorium Lichtmana na Harvardzie opublikowali podobny model maleńkiego fragmentu ludzkiego mózgu.
Badacze zaczęli od próbki pobranej z płata skroniowego ludzkiej kory mózgowej, mierzącej zaledwie 1 mm3. Została ona zabarwiona dla przejrzystości obrazu, pokryta żywicą w celu jej konserwacji, a następnie pocięta na około 5 300 plasterków, z których każdy miał grubość około 30 nanometrów (nm). Następnie zostały one zobrazowane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, z rozdzielczością do 4 nm. W ten sposób powstało 225 milionów dwuwymiarowych obrazów, które następnie zostały zszyte w jedną trójwymiarową objętość.
Algorytmy uczenia maszynowego przeskanowały próbkę, aby zidentyfikować różne komórki i struktury w niej występujące. Po kilku przejściach przez różne zautomatyzowane systemy, ludzkie oczy "sprawdzały" niektóre komórki, aby upewnić się, że algorytmy prawidłowo je zidentyfikowały.
Rezultat końcowy, który Google nazywa zbiorem danych H01, jest jedną z najbardziej kompleksowych map ludzkiego mózgu, jaką kiedykolwiek opracowano. Zawiera ona 50 000 komórek i 130 milionów synaps, a także mniejsze segmenty komórek, takie jak aksony, dendryty, mielina i rzęski. Ale być może najbardziej oszałamiającą statystyką jest to, że całość zajmuje 1,4 petabajta danych - to ponad milion gigabajtów.
A to tylko maleńki fragment całości - Google twierdzi, że próbka stanowi zaledwie jedną milionową część objętości całego ludzkiego mózgu. Oczywiste jest, że skalowanie tego będzie wymagało ogromnej ilości pracy, podobnie jak znalezienie sposobu na przechowywanie ogromnego ładunku danych oraz opracowanie sposobu na ich organizację i dostęp do nich w użyteczny sposób.
Podczas gdy zespół zaczyna rozwiązywać te problemy, zbiór danych H01 jest już dostępny online dla badaczy i ciekawskich gapiów, którzy mogą go eksplorować. Towarzyszący dokument opisujący pracę jest również dostępny na BioRxiv - https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.29.446289v1
Powiększającą wycieczkę po różnych warstwach można zobaczyć na poniższym filmie.
___________________
Dołącz do grupy Nauka - to społeczność dla wszystkich zainteresowanych nauką, jej zdobyczami, rozwojem, sukcesami i porażkami; dla głodnych wiedzy i sprawdzonych informacji!
https://www.hejto.pl/spolecznosc/nauka
Obserwuj też wartościowe tagi #qualitycontent #nauka oraz @arcy