Atlasul celular rezultat, prezentat recent în revista Science, și disponibil online, dezvăluie noi modele de conexiuni între neuroni, pune în lumină existența celulelor care formează grupuri în jurul lor, și dezvăluie perechi de neuroni oglindite.
Harta 3D arată un creier cu diametrul de aproximativ un milimetru cubic, ceea ce reprezintă o fracțiune infirmă dintr-un creier întreg. Micuța bucată conține aproximativ 57.000 de celule și 150 de milioane de sinapse (conexiunile dintre neuroni), conținând date de 1,4 petabyte. Viren Jain, cercetător în neuroștiințe la Google, spune că dimensiunea completă a creierului este deosebit de alarmantă în acest sens și că este de neimaginat să faci față complexității modelării întregului creier.
Proba de creier a fost prelevată de la o femeie în vârstă de 45 de ani care a suferit o intervenție chirurgicală pentru a-și trata epilepsia. Acesta provine din cortexul cerebral, partea creierului implicată în învățare, rezolvarea problemelor și procesarea semnalelor senzoriale. Proba a fost scufundată în conservant și colorată cu metale grele pentru a face celulele mai vizibile. Jeff Lichtman, cercetător în neuroștiințe la Harvard, și colegii săi au tăiat apoi eșantionul în aproximativ 5.000 de felii, fiecare cu o grosime de doar 34 de nanometri, care au fost scanate cu ajutorul unui microscop electronic. Echipa lui Jain a creat apoi modele de inteligență artificială care au reușit să îmbine imaginile microscopice pentru a reconstrui întregul eșantion în 3D.
Când cercetătorii au examinat modelul în detaliu, au descoperit neuroni neobișnuiți, inclusiv unii care aveau până la 50 de conexiuni între ei. "De obicei, găsim cel mult câteva conexiuni între doi neuroni", spune Jain. În altă parte, modelul a arătat neuroni cu întinderi care formau noduri în jurul lor. "Nimeni nu a mai văzut așa ceva până acum", adaugă Jain.
Echipa a găsit perechi de neuroni care erau imagini aproape perfecte în oglindă al celuilalt. "Am găsit două grupuri care își trimiteau dendritele în două direcții diferite, iar unele prezentau simetrie în oglindă", spune Jain. Nu este încă clar ce rol joacă acestea în creier.
Harta este atât de mare încât o mare parte din ea trebuie încă verificată manual și este posibil să conțină încă erori create de metoda de îmbinare a acestora. "Am "corectat" sute de celule, dar aceasta reprezintă doar câteva din cele 50.000 de celule", spune Jain. Expertul speră că și alte persoane vor ajuta la verificarea părților din hartă care îi interesează. Echipa plănuiește să creeze hărți similare, dar este puțin probabil ca o hartă a întregului creier uman să fie produsă în următoarele câteva decenii.
O înțelegere mai profundă a modului în care funcționează cortexul cerebral ar putea oferi indicii pentru tratarea unor boli psihiatrice și neurodegenerative . "Această hartă va oferi detalii fără precedent care ar putea dezvălui noi reguli ale conexiunilor neuronale și ar putea ajuta la deslușirea funcționării interne a creierului uman", spune Yongsoo Kim, cercetător în neuroștiințe la Universitatea de Stat din Pennsylvania.
