Впервые составлен полный атлас человеческого мозга с клеточным разрешением 1 мкм/пиксель

МЕНЮ


Новости ИИ
Поиск

ТЕМЫ


Внедрение ИИНовости ИИРобототехника, БПЛАТрансгуманизмЛингвистика, рбработка текстаБиология, теория эволюцииВиртулаьная и дополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информации

АРХИВ


Июль 2017
Июнь 2017
Май 2017
Апрель 2017
Март 2017
Февраль 2017
Январь 2017
Декабрь 2016
Ноябрь 2016
Октябрь 2016
Сентябрь 2016
Август 2016
Июль 2016
Июнь 2016
Май 2016
Апрель 2016
Март 2016
Февраль 2016
Январь 2016
0000

RSS


RSS новости
птичий грипп

Новостная лента форума ailab.ru


Несколько изображений из атласа человеческого мозга. Изображение: Allen Institute for Brain Science

Знание детальной анатомической структуры человеческого мозга крайне важно для понимания его функциональности. Существующие справочные атласы не отличаются высоким качеством: у них относительно низкое разрешение или они неполные, или не хватает аннотаций структуры. Долгое время атласы человеческого мозга уступали атласам мозга червей, мух и мышей по качеству, пространственному разрешению и полноте. Это связано с техническими ограничениями из-за огромного размера и сложности человеческого мозга. Что и говорить, если в медицине до сих пор зачастую используются атласы столетней давности.

Хорошо, что в мире остались меценаты, такие как сооснователь Microsoft Пол Аллен. Полмиллиарда долларов, вложенных в научный проект по исследованию человеческого мозга, принесли результат.

Учёные из Института Аллена по нейронаукам (Allen Institute for Brain Science) восполнили большой научный пробел - и подготовили самый полный и детальный на сегодняшний день цифровой атлас человеческого мозга. Он составлен путём нейровизуализации, гистологического исследования с высоким разрешением и химиоархитектуры мозга 34-летней женщины (как известно, мозг женщины структурно и функционально не отличается от мужского).

Для составления атласа пришлось задействовать магнитно-резонансную томографию, диффузионно-взвешенную визуализацию (диффузионную МРТ) и 1356 больших анатомических пластин размером с полушарие мозга для иммуногистохимии (ИГХ) и исследования по методу Ниссля с клеточным разрешением, то есть 1 мкм/пиксель.

Ранее в этом году о создании атласа человеческого мозга объявили исследователи Human Connectome Project. Они скомпилировали изображения, полученные методом МРТ у 210 взрослых людей. Но такая картина даже близко не может сравниться с детальным атласом одной женщины на клеточном уровне, который составили в Институте Аллена по нейронаукам.

«Это самый структурно полный атлас на сегодняшний день, и мы надеемся, что он послужит эталонным справочником человеческого мозга в различных научных дисциплинах», - говорит Эд Лейн (Ed Lein), кандидат наук и исследователь Института Аллена по нейронаукам. В будущем этот атлас будет полезен как базовый справочник для наложения других карт человеческого мозга, в том числе функциональных карт или карт клеточного состава отделов мозга. Это своеобразный единый фреймворк для интеграции множества научных исследований, объединения разных типов данных о человеческом мозге.

В атлас вошли полностью аннотированные изображения 862 структур мозга, в том числе 117 трактов (нейронных путей) в белом веществе и несколько новых цито- и химиоархитектурно выделенных структур. Эти аннотации, полученные с анатомических пластин и исследования по методу Ниссля, перенесены также на соответствующие изображения МРТ, где мозг был ещё в целом, не разрезанном виде.


Атлас человеческого мозга. Иллюстрация: Allen Institute for Brain Science

В новой коре (неокортексе) исследователи разграничили отдельные области: борозды, извилины и модифицированные поля Бродмана, чтобы связать в единую структуру макроскропические анатомические парцелляции и микроскопические химиоархитектурные парцелляции.

Чтобы создать полную онтологию мозга и точно разграничить отдельные регионы в поперечных сечениях, учёным Института Аллена пришлось разработать новый сканер, способный сканировать с микрометровым разрешением тонкие срезы ткани размером с полное полушарие мозга.

Учёные проделали огромную работу. Созданный ими атлас мозга женщины настолько детальный, что позволяет довольно точно определить соответствующие структурные области в мозгу других людей по данным МРТ.

Интерактивный цифровой атлас мозга, составленный в Института Аллена по нейронаукам, опубликован в свободном доступе совершенно бесплатно для научного сообщества всего мира. На сайте он интегрирован с существующими атласами экспрессии генов, составленными в том же институте.

Цифровой атлас по своему формату сильно отличается от классических атласов. Интерактивный формат позволяет «путешествовать» по мозгу, изменять масштаб от макроскопического к микроскопическому - от целых отделов мозга к конкретным нейронам. При этом атлас содержит абсолютно точную информацию из научных работ, прошедших рецензирование.


Институт Аллена по нейронаукам - частное научно-исследовательское заведение, которое основал Пол Аллен, один из создателей компании Microsoft. Меценат вложил более полумиллиарда долларов в научный проект по составлению атласа человеческого мозга. Этот проект называют медицинским «Проектом Манхэттен».

Медицинский «Проект Манхэттен» должен помочь понять, как происходит мыслительный процесс у человека: «Мне, как бывшему программисту, очень интересно, как же работает человеческий мозг, как на самом деле происходит обработка информации, - говорил Аллен в одном из интервью. - Даже совсем немного углубившись в неврологию, ты начинаешь понимать, что всё взаимосвязано. То есть мозг пытается использовать всё, что только можно: зрение, слух, опыт прошлого. Всё это мозг использует, чтобы рассчитать, что животное (будь то мышь или человек) должно делать дальше».

В идеале, атлас человеческого мозга поможет понять самое важное - что такое сознание.


Научная статья опубликована в журнале Journal of Comparative Neurology (doi: 10.1002/cne.24080). Собственно, 350-страничный атлас занял весь номер этого журнала.


Источник: geektimes.ru