Google και Χάρβαντ συνεργάστηκαν και δημιούργησαν τον πιο αναλυτικό χάρτη του ανθρώπινου εγκεφάλου

Επιμέλεια: Newsroom
Google και Χάρβαντ συνεργάστηκαν και δημιούργησαν τον πιο αναλυτικό χάρτη του ανθρώπινου εγκεφάλου
Χρησιμοποιώντας προηγμένα μοντέλα μηχανικής μάθησης, η ομάδα δημιούργησε τον χάρτη εγκεφαλικού ιστού με την υψηλότερη ανάλυση στον κόσμο, αποκαλύπτοντας 57.000 κύτταρα και 150 εκατομμύρια συνάψεις, τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά και πολύπλοκα αντικείμενα στον κόσμο. Αυτό το όργανο, το οποίο ενορχηστρώνει κάθε στιγμή της ζωής μας, παραμένει σε μεγάλο βαθμό αινιγματικό για τους επιστήμονες. Ωστόσο, μια πρόσφατη συνεργατική προσπάθεια ερευνητικών ομάδων από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και τη Google απέδωσε έναν άνευ προηγουμένου όγκο δεδομένων από ένα μικροσκοπικό τμήμα εγκεφαλικού ιστού 3 χιλιοστών.

Παρά το γεγονός ότι ο εγκεφαλικός ιστός δεν ήταν μεγαλύτερος από μισό κόκκο ρυζιού, τα ακατέργαστα δεδομένα που δημιουργήθηκαν από τη μελέτη είναι εντυπωσιακά, ισοδύναμα με την αποθηκευτική ικανότητα 2.800 φορητών υπολογιστών ή 14.000 ταινιών.

Σε μια κίνηση για την προώθηση της περαιτέρω έρευνας και κατανόησης, οι ερευνητές δημοσίευσαν ανοιχτά τα 1,4 petabytes των ακατέργαστων δεδομένων. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες και τους ενδιαφερόμενους παγκοσμίως να εμβαθύνουν ανεξάρτητα στην πολυπλοκότητα του εγκεφάλου.

 

Ο εγκεφαλικός ιστός που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη προήλθε από μια 45χρονη γυναίκα που υποβλήθηκε σε χειρουργική επέμβαση για τη θεραπεία της επιληψίας της. Αυτό παρείχε μια σπάνια ευκαιρία στους ερευνητές να διατηρήσουν ζωντανό εγκεφαλικό ιστό σε ρητίνη, καθώς οι βιοψίες εγκεφάλου είναι ασυνήθιστες και συνήθως αφορούν όγκους. Επιπλέον, τα πτώματα, τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά στην ιατρική έρευνα, δεν προσφέρουν βιώσιμο εγκεφαλικό ιστό λόγω της ταχείας αποσύνθεσης.

Μόλις ο ιστός συντηρήθηκε, οι ερευνητές τον τεμάχισαν σχολαστικά σε 5.000 τομές, κάθε μία από τις οποίες είχε πάχος μόλις 30 νανόμετρα. Αυτές οι φέτες εξετάστηκαν στη συνέχεια με τη χρήση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που σχεδιάστηκε ειδικά για τη μελέτη αυτή, μια διαδικασία που διήρκεσε πάνω από ένα χρόνο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε τεχνητή νοημοσύνη για την ακριβή ανακατασκευή των εικόνων, διασφαλίζοντας ότι κάθε νευρώνας ήταν σωστά συνδεδεμένος με τις συνάψεις του.

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ευρήματα της μελέτης είναι η παρατήρηση πολλαπλών νευρώνων που συνδέονται με πολυάριθμες συνάψεις. Σε μια περίπτωση, διαπιστώθηκε ότι το 50,96% των νευρώνων συνδέονταν με μία μόνο σύναψη, ενώ το 99% είχε λιγότερες από τρεις συνδέσεις συνάψεων. Οι συνέπειες αυτών των επιπλέον συνδεδεμένων νευρώνων δεν έχουν ακόμη κατανοηθεί πλήρως, αλλά οι τρέχουσες θεωρίες υποδηλώνουν ότι μπορεί να αντιπροσωπεύουν καλά μαθημένες αντιδράσεις που απαιτούν ελάχιστη συνειδητή σκέψη.

Το ταξίδι προς τη δημιουργία εγκεφαλικών χαρτών ξεκίνησε το 1986 με τη χαρτογράφηση 302 νευρώνων σε ένα στρογγυλό σκουλήκι. Έκτοτε, αναπτύχθηκαν σταδιακά πιο πολύπλοκοι χάρτες διαφόρων ειδών. Ωστόσο, η επίτευξη μιας πλήρους χαρτογράφησης του ανθρώπινου εγκεφάλου σε αυτή την ανάλυση θα απαιτήσει χρόνια προσπάθειας και σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις.

Αυτή η πρωτοποριακή μελέτη όχι μόνο σηματοδοτεί ένα σημαντικό ορόσημο στη νευροεπιστήμη, αλλά ανοίγει επίσης το δρόμο για μελλοντικές ανακαλύψεις που θα μπορούσαν να διαλευκάνουν τα βαθιά μυστήρια του ανθρώπινου εγκεφάλου.