9394 Nejpodrobnější mapa mozku ze zrnka mozkové tkáně Neuroscience News

[ Ezoterika ] 2025-04-09

Posláním Obamovy "BRAIN Initiative" v roce 2013 bylo zmapovat lidský mozek. O dvanáct let později vědci zmapovali 200 000 buněk a 523 milionů synapsí myšího mozku, které jsou menší než zrnko písku. To je vše...! Po miliardách dolarů a nesčetných člověkohodinách si všimněte, že nejsou ani o píď blíže k tomu, aby zjistili, jak mysl funguje...

Vědci vytvořili dosud nejpodrobnější schéma zapojení savčího mozku, které mapuje každou buňku a synapsi v milimetru krychlovém zrakové kůry myši. Pomocí špičkové mikroskopie, umělé inteligence a 3D rekonstrukce vědci zachytili více než 200 000 buněk a více než 500 milionů spojení. Práce odhalila překvapivé principy organizace mozku, včetně nového inhibičního chování buněk a koordinace v rámci celé sítě. Tento úspěch poskytuje základní nástroj pro pochopení mozkových funkcí, inteligence a neurologických poruch. V roce 1979 slavný molekulární biolog Francis Crick prohlásil, že by bylo "nemožné vytvořit přesné schéma zapojení pro milimetr krychlový mozkové tkáně a způsob, jakým všechny její neurony vystřelují". Během posledních sedmi let však globální tým více než 150 neurovědců a výzkumníků přiblížil tuto skutečnost. Projekt Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS) vytvořil dosud nejpodrobnější schéma zapojení savčího mozku. Vědci dnes zveřejnili vědecká zjištění (Perisomatic Ultrastructure efektivně klasifikuje buňky v myší kůře) z tohoto masivního zdroje dat ve sbírce deseti studií v rodině časopisů Nature. Schéma zapojení a jeho data, volně dostupná prostřednictvím MICrONS Exploreru, mají velikost 1,6 petabajtu (ekvivalent 22 let nepřetržitého HD videa) a nabízí dosud nevídaný pohled na funkci mozku a organizaci vizuálního systému. "Pokroky MICrONS publikované v tomto speciálním vydání časopisu Nature jsou přelomovým okamžikem pro neurovědu, srovnatelným s projektem lidského genomu v jejich transformačním potenciálu," řekl David A. Markowitz, Ph.D., bývalý programový manažer IAIRPA, který tuto práci koordinoval.

"Investice IARPA do programu MICrONS rozbila předchozí technologická omezení a vytvořila první platformu pro studium vztahu mezi nervovou strukturou a funkcí v měřítku nezbytném pro pochopení inteligence. Tento úspěch potvrzuje náš cílený výzkumný přístup a připravuje půdu pro budoucí škálování na úroveň celého mozku." Vědci z Baylor College of Medicine začali pomocí specializovaných mikroskopů zaznamenávat mozkovou aktivitu z části zrakové kůry myši o objemu jeden krychlový milimetr, když zvíře sledovalo různé filmy a klipy na YouTube. Poté výzkumníci z Allenova institutu vzali stejný krychlový milimetr mozku a rozřezali jej na více než 25 000 vrstev, z nichž každá byla 1/400 šířky lidského vlasu, a použili řadu elektronových mikroskopů, aby pořídili snímky každého řezu ve vysokém rozlišení. A konečně další tým z Princetonské univerzity použil umělou inteligenci a strojové učení k rekonstrukci buněk a spojení do 3D objemu. V kombinaci se záznamy mozkové aktivity je výsledkem dosud největší schéma zapojení a funkční mapa mozku, která obsahuje více než 200 000 buněk, čtyři kilometry axonů (větve, které sahají k jiným buňkám) a 523 milionů synapsí (spojovacích bodů mezi buňkami). "Uvnitř tohoto drobného smítko je celá architektura jako nádherný les," řekl Clay Reid, MD, Ph.D., vedoucí výzkumný pracovník a jeden z prvních zakladatelů konektomiky elektronové mikroskopie, který přinesl tuto oblast vědy do Allenova institutu před 13 lety. "Má nejrůznější pravidla souvislostí, která jsme znali z různých částí neurovědy, a v rámci samotné rekonstrukce můžeme testovat staré teorie a doufat, že najdeme nové věci, které nikdo nikdy předtím neviděl."

Nový pohled na funkci a organizaci mozku
💚 Zjištění ze studií odhalí nové typy buněk, charakteristiky, organizační a funkční principy a nový způsob klasifikace buněk. Mezi nejpřekvapivější zjištění patřil objev nového principu inhibice v mozku. Vědci dříve považovali inhibiční buňky - ty, které potlačují nervovou aktivitu - za jednoduchou sílu, která tlumí činnost jiných buněk. Vědci však objevili mnohem sofistikovanější úroveň komunikace: Inhibiční buňky nejsou ve svých akcích náhodné; místo toho jsou vysoce selektivní v tom, na které excitační buňky se zaměří, čímž vytváří celosíťový systém koordinace a spolupráce. Některé inhibiční buňky spolupracují a potlačují více excitačních buněk, zatímco jiné jsou přesnější a zaměřují se pouze na specifické typy. "Toto je budoucnost v mnoha ohledech," vysvětluje Andreas Tolias, Ph.D., jeden z vedoucích vědců, kteří na tomto projektu pracovali na Baylor College of Medicine a Stanfordově univerzitě. "MICrONS bude mezníkem, kde budeme vytvářet modely mozkových základů, které pokrývají mnoho úrovní analýzy, počínaje behaviorální úrovní přes reprezentační úroveň nervové aktivity až po molekulární úroveň."

Co to znamená pro vědu a medicínu
💚 Pochopení formy a funkce mozku a schopnost analyzovat detailní spojení mezi neurony v bezprecedentním měřítku otevírá nové možnosti pro studium mozku a inteligence. Má také důsledky pro poruchy jako:
♣️ Alzheimerova choroba
♣️ Parkinsonova choroba
♣️ autismus
♣️ schizofrenie
... zahrnující narušení nervové komunikace.

"Pokud máte rozbité rádio a máte schéma zapojení, budete v lepší pozici pro jeho opravu," řekl Nuno da Costa, Ph.D., výzkumný pracovník Allenova institutu. "Popisujeme jakousi Google mapu nebo plán tohoto zrnka písku. V budoucnu to můžeme použít k porovnání mozkového zapojení u zdravé myši s mozkovým zapojením v modelu nemoci."

Přeshraniční spolupráce
Projekt MICrONS je společným úsilím více než 150 vědců a výzkumníků z Allen Institute, Princeton, Harvard, Baylor College of Medicine, Stanford... a mnoho dalších.

"Dělat tento druh velké vědy v týmovém měřítku vyžaduje hodně spolupráce," řekl Forrest Collman, Ph.D., zástupce ředitele pro data a technologie v Allenově institutu. "Vyžaduje to, aby lidé snili ve velkém a souhlasili s řešením problémů, které nejsou zjevně řešitelné, a to je způsob, jakým dochází k pokroku." Společné globální úsilí bylo možné díky podpoře Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) National Institutes of Health´s Brain Research prostřednictvím Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative prostřednictvím iniciativy® BRAIN ... "Iniciativa BRAIN hraje klíčovou roli při spojování vědců z různých oborů, aby prováděli komplexní a náročný výzkum, kterého nelze dosáhnout izolovaně," řekl John Ngai, Ph.D., ředitel iniciativy® BRAIN. "Základní vědecké stavební kameny, jako je to, jak je mozek propojen, jsou základem, který potřebujeme k lepšímu pochopení poranění a nemocí mozku, abychom přiblížili léčbu klinickému použití." Mapa neuronální konektivity, formy a funkce z části mozku o velikosti zrnka písku není jen vědeckým zázrakem, ale krokem k pochopení těžko uchopitelného původu myšlení, emocí a vědomí. "Nemožný" úkol, který si poprvé představoval Francis Crick v roce 1979, je nyní o krok blíže realitě...

Zdroj: https://www.bibliotecapleyades.net/ciencia4/brain201.htm
Zpět