Pogled „ispod haube”: Gugl mapirao delić ljudskog mozga do najsitnijeg detalja

Gugl je doprineo stvaranju do sada najdetaljnije mape konekcija u ljudskom mozgu. Mapa otkriva zapanjujuću količinu detalja, uključujući obrasce povezivanja neurona, kao i nešto što deluje kao nova vrsta neurona. Moždana mapa, koja je svima dostupna na mreži, prikazuje 50.000 ćelija renderovanih u tri dimenzije. Spajaju ih stotine miliona paučinastih vlakana (tendrila) koji formiraju 130 miliona veza poznatih kao sinapse. Količina podataka iznosi 1,4 petabajta, što je otprilike 700 puta više od kapaciteta prosečnog računara.

Skup podataka je toliko veliki da ga istraživači još nisu detaljno proučili, kaže Viren Džejn iz Google Research-a u Kaliforniji. Upoređuje ga sa ljudskim genomom koji se još istražuje 20 godina nakon objavljivanja prvih rezultata. Prvi put vidimo realnu strukturu tako velikog dela ljudskog mozga, kaže Katrin Dilak sa Univerziteta Harvard, dodavši da „ima nečega emotivnog u tome“.

Ovaj mamutski poduhvat započeo je Džef Lihtman, takođe sa Harvarda, dobivši delić mozga 45-godišnje žene koja je bolovala od epilepsije. Uzrok njenih tegoba bio je u levom hipokampusu, koji je odstranjen hirurškim zahvatom. Hirurzi su morali da uklone deo zdravog moždanog tkiva koje je prekrivalo hipokampus. Lihtman i njegov tim su uzorak odmah potopili u konzervans, a zatim ga obojili teškim metalima poput osmijuma kako bi spoljne membrane svake ćelije bile vidljive pod mikroskopom. Zatim su uzorak stavili u smolu kako bi otvrdnuo. Najzad, isekli su ga na kriške debljine 30 nanometara, što je hiljaditi deo debljine ljudske dlake, a zatim pomoću elektronskog mikroskopa slikali svaku krišku.

Nakon toga je Džejnov tim iz Gugla sastavio 2D snimke kako bi formirao 3D volumen. Koristili su veštačku inteligenciju da rekonstruišu vlakna koja povezuju neurone i označili različite tipove ćelija. Naravno, ovo opisuje samo delić mozga. Radi predstave o razmeri, Džejn se poziva na funkcionalnu magnetnu rezonancu (fMRI), koja se koristi za praćenje aktivnosti u različitim delovima mozga. „Čitav skup podataka koji smo proizveli je promera kubnog milimetra, što je otprilike piksel u skeniranju MRI-a,“ kaže naučnik. „Zanimljivo je videti šta je ‘ispod haube’ jednog piksela magnetne rezonance.“

Džejn i njegov tim već su došli do novih saznanja o tome kako je naš mozak ožičen; na primer, uočili su velika odstupanja u broju veza između neurona. Obično, kada tendril jednog neurona priđe drugom, formiraće samo jednu sinapsu, ređe dve do četiri. Međutim, primetili su tendrile koji su formirali čak 20 sinapsi na ciljanom neuronu. Lihtman pretpostavlja da su veze sa više sinapsi osnova našeg naučenog ponašanja. „Mnogo je stvari koje naš mozak radi kognicijom, razmišljajući i donoseći odluke, ali mnoge stvari radimo i automatski, poput kočenja na crveno svetlo,” dodaje istraživač. Višestruke veze omogućavaju da signali brzo prođu kroz neuronsku mrežu.

Tim je takođe pronašao misteriozne parove neurona duboko u korteksu koji nisu poznati od ranije. „Dve ćelije su bile okrenute u suprotnom smeru duž iste ose,“ kaže Lihtman. Niko ne zna zašto. „Ceo mišiji mozak je samo 1000 puta veći od našeg uzorka – eksabajt umesto petabajta,“ dodaje Lihtman. „Pretpostavljam da će nam za njegovo skeniranje biti potrebna čitava decenija.“

Dilak želi da istraži kako se korteks povezuje sa drugim delovima mozga, a mapiranje mozga miša bi tome doprinelo. Za mapiranje čitavog ljudskog mozga bio bi potreban skup podataka koji je još 1000 puta veći (zetabajt). Lihtman kaže da je to „uporedivo sa količinom digitalnog sadržaja koji planeta Zemlja generiše za godinu dana“.

„Ali možda se to ne isplati. Možda otkrijemo da je većina informacija kodirana iskustvom, pa će svaki mozak biti malo drugačiji od svih ostalih,“ primećuje naučnik. Bez razumevanja kako se informacije čuvaju, podaci bi bili beskorisni. Neposrednija korist je u istraživanju ćelijske mape kod ljudi sa mentalnim poremećajima, kaže Dilak. „Slične studije bismo mogli izvesti na osobama koje imaju neku mentalnu bolest, i utvrdili kako se manifestuju stanja poput šizofrenije.”

(NewScientist-ZTP, foto: Google/Lichtman Laboratory)

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena.