Αυτό είναι ένα κυβικό χιλιοστό του εγκεφάλου σας σε 3D (ΕΙΚΟΝΕΣ)

Ένα νέο project χαρτογράφησης σε κλίμακα νανομέτρων υπόσχεται ένα άλμα στην κατανόηση του ανθρώπινου εγκεφάλου. Με περισσότερα από 1.4 petabytes δεδομένων από ηλεκτρονική μικροσκοπία, μία ομάδα επιστημόνων αναδόμησε ένα κυβικό χιλιοστό του εγκεφάλου μας.

Εκεί μέσα, βρίσκονται 57.000 κύτταρα, 150 εκατομμύρια συνάψεις και 230mm εξαιρετικά λεπτών φλεβών. Το project διήρκησε σχεδόν μία δεκαετία και είναι η μεγαλύτερη και ακριβέστερη απεικόνιση του ανθρώπινου εγκεφάλου έως σήμερα.

Ένα terabyte είναι για τους περισσότερους ανθρώπους τεράστιος χώρος, ωστόσο ένα μόλις μικροσκοπικό κομμάτι του ανθρώπινου εγκεφάλου χωράει χιλιάδες terabytes.

Σε όλο το ζωικό βασίλειο, οι λειτουργίες των περισσότερων βασικών οργάνων είναι η ίδια, αλλά ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι κάτι διαφορετικό. Κάθε ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει δισεκατομμύρια νευρώνες που μεταφέρουν σήματα μέσω τρισεκατομμυρίων συνάψεων. Έτσι, η μελέτη του είναι εξαιρετικά δύσκολη και σε τόσο μικρή κλίμακα, που είναι δύσκολο να καταγράψουμε τη λειτουργία του με λεπτομέρεια.

Η αναδόμηση του εγκεφάλου από τους επιστήμονες βασίστηκε σε ένα δείγμα ανθρώπινου εγκεφάλου που προήλθε από έναν ασθενή με επιληψία κατά τη διάρκεια χειρουργείου. Το δείγμα εμπλουτίστηκε με βαρέα μέταλλα για να ενισχυθούν οι λεπτομέρειες και χωρίστηκε σε 5.019 κομμάτια, με πάχος 33.9 νανόμετρα το καθένα. Έπειτα οι επιστήμονες, μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, συνδύασαν τις εικόνες με εξαιρετική λεπτομέρεια, παράγοντας 1.4 petabytes δεδομένων.

Χρησιμοποιώντας ειδικά ανεπτυγμένες τεχνικές και αλγορίθμους, οι ερευνητές παρήγαγαν μία 3D εικόνα σχεδόν κάθε κυττάρου και διεργασίας που υπάρχει μέσα σε αυτό το κυβικό χιλιοστό. Είδαν πως κάθε νευρώνας έχει χιλιάδες μικρές συνδέσεις, αλλά βρήκαν και ισχυρές συνδέσεις που σύνδεαν 50 συνάψεις.

Επειδή το δείγμα πάρθηκε από ασθενή με επιληψία, παραμένει άγνωστο αν αυτά είναι κανονικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου εγκεφάλου ή συνδέονται με τη διαταραχή του ασθενή.

Αν φτάσουμε σε ένα σημείο όπου μπορούμε να χαρτογραφήσουμε ολόκληρο τον εγκέφαλο ενός ποντικιού, τότε να μπορούμε να παράγουμε μοντέλα ας πούμε αυτισμού. Υπάρχει ένα επίπεδο κατανόησης των εγκεφάλων μας το οποίο δεν το έχουμε φτάσει ακόμα. Ξέρουμε για τις επιπτώσεις και τις συμπεριφορές. Ξέρουμε για ορισμένα μόρια. Αλλά την ενδιάμεση “καλωδίωση” δεν την είχαμε δει μέχρι σήμερα. Τώρα, υπάρχει τρόπος.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Science.