O realizare științifică deosebită: Prima hartă 3D completă a unei secțiuni din creierul unui mamifer
O echipă internațională de cercetători a realizat o performanță semnificativă în domeniul neuroștiinței, dezvoltând prima hartă tridimensională completă și exactă a unei porțiuni din creierul unui mamifer. Această realizare, după aproape un deceniu de muncă, oferă o perspectivă fără precedent asupra complexității extraordinare a rețelelor neuronale și deschide noi direcții pentru înțelegerea funcționării minții și a tratamentelor pentru afecțiunile neurologice.
Universul microscopic dintr-un milimetru cub de creier
Studiul a fost concentrat pe un milimetru cub de țesut cerebral extras din cortexul vizual al unui șoarece – o zonă esențială a creierului responsabilă pentru procesarea informațiilor vizuale. Deși acest fragment are dimensiunile unui granule de nisip, complexitatea sa este remarcabilă. Conform cercetărilor realizate de Institutul Allen pentru Știința Creierului, Colegiul de Medicină Baylor și Universitatea Princeton, acest milimetru cub cuprinde:
– peste 84.000 de neuroni;
– în jur de 500 de milioane de sinapse;
– echivalentul a 5,4 kilometri de „fire” neuronale – axoni și dendrite;
– o structură complexă reconstituită din peste 28.000 de secțiuni microscopice.
Această cantitate notabilă de informații a generat 1,6 petaocteți de date (1.600.000 de gigabytes), echivalentul a 22 de ani de filmări în format HD, toate fiind stocate și accesibile publicului prin intermediul proiectului MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks).
De la filme de acțiune la scanarea neuronală
Pentru a capta activitatea neuronală înainte de sacrificarea șoarecelui, cercetătorii au expus animalul la stimuli vizuali dinamici – secvențe din filme precum The Matrix sau Mad Max: Fury Road – în timp ce acesta se desfășura pe o bandă special concepută. Aceste experiențe interactive au permis o cartografiere a răspunsului creierului la informații vizuale complexe, contribuind la o mai bună înțelegere a modului în care neuronii răspund la stimuli reali.
Ulterior, creierul a fost euthanasiat și tăiat în zeci de mii de secțiuni extrem de subțiri. Fiecare dintre acestea a fost fotografiată cu o precizie deosebită, iar infrastructura neuronală a fost reconstruită tridimensional prin inteligență artificială, completată și validată de specialiști umani.
Conectomul: harta neuronală a creierului
Rezultatul acestei munci titanesce este un “conectom”: o reprezentare completă a conexiunilor dintre celulele nervoase dintr-o regiune a creierului – echivalentul unui “Google Maps” pentru rețelele neuronale. Acest conectom permite urmărirea individuală a fiecărei celule neuronale și a legăturilor sale sinaptice, oferind o imagine unitară despre modul cum funcționează în rețea neuroni activi în timpul procesării senzoriale.
Potrivit profesorului Sebastian Seung de la Universitatea Princeton, acest moment marchează debutul “transformării digitale a științei creierului”, întrucât cercetări care anterior ar fi durat zeci de ani pot fi acum realizate în câteva minute, datorită accesului digital integrat.
O provocare pe măsura creierului uman
Deși este impresionantă, această hartă acoperă doar 1/500 din întregul creier al șoarecelui. Următorul pas este cartografierea completă a creierului său, un obiectiv considerat realizabil în anii următori. Pe de altă parte, aplicarea acestei metode la creierul uman rămâne o provocare semnificativă, având în vedere că acesta este de aproximativ 1.500 de ori mai mare decât cel al unui șoarece. Limitările actuale se referă nu doar la tehnologia de scanare și procesare, ci și la dileme etice și costul exorbitant al unui asemenea proiect.
Cu toate acestea, cercetător
