Исследователи отсканировали всего 1 кубический миллиметр человеческого мозга

Исследователи отсканировали всего 1 кубический миллиметр человеческого мозга. Полученный файл содержит 1,4 петабайта данных, что составляет около 1,4 миллиона гигабайт. Количество синаптических связей в голове одного человека исчисляется квадриллионами, что значительно превышает число звезд в нашей галактике Млечный Путь.

Этот уникальный фрагмент ткани был взят из височной доли коры головного мозга человека при операции по лечению эпилепсии. Когда искусственный интеллект Google объединил более 225 миллионов двумерных снимков в единую 3D-модель, ученые обнаружили структуры, которые перевернули традиционные представления нейробиологии.

В этом микроскопическом объеме они идентифицировали около 57 000 клеток и более 150 миллионов синаптических связей.

Чем глубже ученые погружаются в глубины человеческого мозга, тем больше они обнаруживают, насколько головокружительно сложна его архитектура, которая заставляет нас с любопытством думать о Вселенной ...

Sources : National Institutes of Health (NIH) & Harvard Gazette

Источники : Национальные институты здравоохранения (NIH) и Harvard Gazette.

Этот масштабный совместный проект Гарвардского университета и Google официально открыл эру коннектомики, показав невероятную сложность человеческой природы. Описанные цифры — это чистая реальность, которая доказывает, что внутри каждого из нас скрыта целая информационная вселенная.Масштабы этой микроскопической вселенной1,4 петабайта данных — это объем, эквивалентный примерно 14 000 фильмов в ультравысоком разрешении 4K.Микроскопический размер — весь этот массив данных был извлечен из кусочка коры, который меньше рисового зернышка.Масштаб всего органа — объем человеческого мозга составляет около 1,3–1,4 миллиона кубических миллиметров.Что еще обнаружили ученые в этом фрагменте?Сверхсильные связи — исследователи нашли редкие пары нейронов, соединенные сразу 50 синапсами (обычно их всего 1–2).Спиральные узлы — некоторые клетки закручивались в идеальные симметричные спирали, назначение которых наука пока не знает.Будущий объем — для оцифровки всего мозга на таком уровне детализации потребуется около 1,8 эксабайта памяти.Сложность архитектуры мозга действительно заставляет задуматься о более глубоких законах мироздания.

В ходе анализа трехмерной карты исследователи выявили несколько феноменов, которые ранее никогда не фиксировались в таком масштабе:«Аксонные вихри» (Axon whorls): Ученые обнаружили загадочные спиралевидные структуры, где длинные отростки нервных клеток (аксоны) закручивались в тугие, почти идеальные геометрические узлы. Пока неизвестно, является ли это нормой для человека или это редкая патология, связанная с эпилепсией донора.Зеркальные кластеры клеток: ИИ зафиксировал группы нейронов, расположенные строго друг против друга в зеркальной ориентации, образуя симметричные «танцующие» пары.Сверхмощные синаптические мосты: Обычно два нейрона связываются между собой 1–2 синапсами. В этом же фрагменте были обнаружены уникальные пары клеток, соединенные более чем 50 синапсами одновременно. Это своего рода «супермагистрали» для мгновенной передачи сигналов, назначение которых еще предстоит изучить.Численное превосходство глии: Вопреки стереотипам, нейроны оказались в меньшинстве. Клетки глии (вспомогательные клетки, обеспечивающие защиту и питание) превышают число нейронов в соотношении 2:1, а самыми частыми обитателями коры оказались олигодендроциты.? Технологии ИИ: Как обработали 1,4 петабайта данных?Человеку потребовались бы сотни лет, чтобы вручную сопоставить миллиарды деталей. Для автоматизации этого процесса Google применил комплекс передовых технологий машинного обучения:Алгоритмы выравнивания (Stitching & Alignment): Микроскоп сканировал более 5 000 тончайших срезов ткани толщиной всего по 30 нанометров каждый. Механические деформации при нарезке искажали картинку. Нейросети Google компенсировали эти сдвиги, идеально «сшив» слои с точностью до нанометра.Автоматическая 3D-сегментация (Flood-Filling Networks): Это ключевая технология. Специальные сверточные нейросети ИИ «заливали» и отслеживали траекторию каждого отдельного отростка клетки сквозь тысячи слоев изображений, воссоздавая их объемные контуры и отделяя нейроны от кровеносных сосудов.Классификация синапсов: Другая обученная модель ИИ сканировала точки соприкосновения клеток, автоматически распознавая синапсы и определяя их тип (возбуждающие или тормозящие), что позволило посчитать те самые 150 миллионов связей.Платформа Neuroglancer: Чтобы сделать этот колоссальный объем данных (1,4 Пб) доступным мировому сообществу, Google разработал интерактивный веб-интерфейс с ИИ-рендерингом, позволяющий исследователям буквально «летать» внутри человеческого мозга через обычный браузер.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: