20 млн синапсов: Учёные создали самую подробную карту нейронных связей фрагмента мозга плодовой мухи

Ученые из Google и Janelia Research Campus опубликовали самую большую и детализированную карту нейронных связей мозга плодовой мухи. Используемая 3D-модель отображает 20 млн синапсов, соединяющих около 25 тыс. нейронов.

Эта модель является важной вехой в развитии коннектомики, которая использует подробные методы визуализации для картирования физических связей мозга. Эта карта, известная как «коннектом», покрывает примерно треть мозга плодовой мухи. На сегодняшний день мозг только одного организма был полностью картирован – круглого червя C. elegans.

Как заявил нейробиолог из Ноттингемского университета Марк Хамфрис, «эта реконструкция, без сомнения, техническое чудо». Он отмечает, что сама по себе карта «не ответит на насущные вопросы», но она станет важным ресурсом для использования другими учеными.

Созданная 3D-карта, безусловно, является техническим достижением, результатом использования как автоматизированных методов, так и кропотливого человеческого труда. Первоначально учёным нужно было нарезать мозг плодовой мухи на кусочки толщиной всего 20 микрон, примерно на треть ширины человеческого волоса. Эти кусочки мозга затем визуализируют, бомбардируя их потоками электронов из сканирующего электронного микроскопа. Результирующие данные содержат около 50 трлн трехмерных пикселей или вокселей, которые обрабатываются с использованием специального алгоритма, отслеживающего каждую клетку.

Несмотря на успехи Google в создании алгоритмов, для создания модели всё ещё потребовалось использовать значительное количество человеческого труда, чтобы проверить работу программного обеспечения. Ученым из Janelia Research Campus потребовалось два года и сотни тысяч часов, чтобы «вычитать» 3D-карту, проверяя маршрут каждого из 20 млн химических синапсов с использованием гарнитур виртуальной реальности и специального программного обеспечения для 3D-редактирования.

Даже после всех этих трудов полученная карта покрывает только часть мозга плодовой мухи. Всего мозг плодовой мухи содержит около 100 тыс. нейронов, а человеческий мозг — около 86 млрд нейронов. Это говорит о том, насколько учёные ещё далеки от создания полной картины наших собственных нервных путей.

Данные, полученные учёными из Google и Janelia Research Campus доступны для просмотра и загрузки со следующего сайта.

Комментарии: