ساخت نقشه سه‌بعدی جدید مغز انسان توسط دانشمندان هاروارد و گوگل

یک میلی‌متر مکعب از بافت مغز ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما با توجه به این که همین قسمت کوچک حاوی ۵۷ هزار سلول، ۲۳۰ میلی‌متر رگ خونی و ۱۵۰ میلیون سیناپس است و حدود ۱۴۰۰ ترابایت داده را در بر دارد، پژوهشگران از آن برای یک پروژه بزرگ استفاده کرده‌اند.

به نقل از ساینس دیلی، گروهی از پژوهشگران «دانشگاه هاروارد» به سرپرستی «جف لیختمن»(Jeff Lichtman)، استاد زیست‌شناسی مولکولی و سلولی این دانشگاه، با همکاری پژوهشگران شرکت «گوگل» موفق شده‌اند بزرگترین بازسازی سه‌بعدی تا به امروز را از یک قسمت مغز انسان انجام دهند. این نقشه سه‌بعدی، جزئیات آشکاری را از هر سلول و شبکه‌ اتصالات عصبی آن در قطعه‌ای از قشر گیجگاهی انسان نشان می‌دهد که به اندازه نصف یک دانه برنج است.

این شاهکار، جدیدترین دستاورد در همکاری تقریبا ۱۰ ساله دانشگاه هاروارد با دانشمندان گوگل است که تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی لیختمن را با الگوریتم‌های هوش مصنوعی ترکیب می‌کنند تا به بازسازی سیم‌کشی بسیار پیچیده مغز پستانداران بپردازند.

هدف نهایی این همکاری، ایجاد یک نقشه‌ با وضوح بالا از سیم‌کشی عصبی کل مغز موش است. این نقشه حدود ۱۰۰۰ برابر مقدار داده‌ای را در بر خواهد داشت که آنها به تازگی از یک میلی‌متر مکعب قشر مغز انسان تولید کرده‌اند.

پژوهشگران هاروارد و گوگل پیش از این نیز یک نقشه سه‌بعدی را از یک میلیونیم قشر مغز با استفاده از ۲۲۵ میلیون تصویر و ۱.۴ پتابایت داده ارائه داده بودند.

لیختمن گفت: یک ترابایت برای بیشتر مردم، بسیار زیاد محسوب می‌شود؛ اما یک قطعه بسیار کوچک از مغز انسان، هزاران ترابایت داده در بر دارد.

این نقشه جدید حاوی جزئیاتی از ساختار مغز است که تا به حال دیده نشده‌اند؛ از جمله یک مجموعه نادر اما قوی از آکسون‌ها که با حداکثر ۵۰ سیناپس به هم متصل شده‌اند. همچنین این گروه پژوهشی، موارد عجیبی را در بافت پیدا کردند که از جمله آنها می‌توان به تعداد کمی آکسون در حلقه‌های گسترده اشاره کرد. از آنجا که نمونه آنها از یک بیمار مبتلا به صرع گرفته شده است، آنها مطمئن نیستند که آیا چنین تشکلات غیرمعمولی، عوامل بیماری‌زا هستند یا فقط یک مورد نادر به شمار می‌روند.

الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی گوگل، امکان بازسازی و نقشه‌برداری از بافت مغز را در قالب سه‌بعدی فراهم می‌کنند. چنین نقشه‌هایی، راه را به سوی اطلاعات جدیدی درباره عملکرد و بیماری مغز هموار می‌کنند که دانشمندان هنوز اطلاعات کمی از آنها دارند.

این پژوهش در مجله «Science» به چاپ رسید.