În urmă cu zece ani, dr. Jeff Lichtman, profesor de biologie moleculară și celulară la Universitatea Harvard, a primit un mic eșantion de creier în laboratorul său. Cu ajutorul acestuia, a realizat cea mai detaliată hartă a creierului uman, relatează CNN.
Deși mic, eșantionul de 1 milimetru cub de țesut era suficient de mare pentru a conține 57.000 de celule, 230 de milimetri de vase de sânge și 150 de milioane de sinapse.
„Era mai mic decât un bob de orez, dar am început să-l tăiem și să-l examinăm. A fost frumos. Dar pe măsură ce acumulam datele, mi-am dat seama că aveam mult, mult mai multe decât puteam gestiona”, a spus el.
În cele din urmă, Lichtman și echipa sa au ajuns să obțină 1.400 de terabytes de date din eșantion - aproximativ conținutul a peste 1 miliard de cărți. Acum, după un deceniu de colaborare strânsă a echipei de cercetători cu oamenii de știință de la Google, acele date s-au transformat în cea mai detaliată hartă a unui eșantion de creier uman creată vreodată.
Eșantionul de creier a provenit de la un pacient cu epilepsie severă. Este o procedură standard, a spus Lichtman, de a îndepărta o mică parte a creierului pentru a opri crizele și apoi de a analiza țesutul.
„Dar a fost anonimizat, așa că nu știam aproape nimic despre pacient, în afară de vârsta și sexul său”, a spus el.
Pentru a analiza eșantionul, Lichtman și echipa sa l-au tăiat mai întâi în secțiuni subțiri folosind un cuțit cu lamă din diamant. Secțiunile au fost apoi încorporate într-o rășină tare și tăiate din nou, în felii foarte subțiri.
„Aproximativ 30 de nanometri, sau aproximativ a mia parte din grosimea unui fir de păr uman. Erau practic invizibile”, a spus el.
Echipa a ajuns să aibă câteva mii de felii, care au fost preluate cu o bandă personalizată, creând un fel de bandă de film: „Dacă faci o fotografie a fiecărei secțiuni și aliniezi acele imagini, obții o piesă tridimensională a creierului la nivel microscopic.”
Cercetătorii și-au dat atunci seama că au nevoie de ajutor cu datele, deoarece imaginile rezultate necesitau o capacitate semnificativă de stocare.
Lichtman știa că Google lucrează la o hartă digitală a creierului unei musculițe, lansată în 2019, și avea hardware-ul potrivit pentru a stoca imaginile. El a luat legătura cu Viren Jain, un cercetător de la Google care lucra la proiectul musculiței.
„Au fost 300 de milioane de imagini. S-au adunat atât de multe date pentru că fotografiezi la o rezoluție foarte mare, la nivelul unei sinapse individuale. Și doar în acel eșantion mic de țesut cerebral erau 150 de milioane de sinapse”, a spus Jain.
Pentru a înțelege imaginile, oamenii de știință de la Google au folosit procesarea și analiza bazate pe inteligență artificială, identificând ce tip de celule erau în fiecare imagine și modul în care erau conectate. Rezultatul este un model 3D interactiv al țesutului cerebral și cel mai mare set de date realizat vreodată la această rezoluție a structurii creierului uman.
Google l-a făcut disponibil online sub numele de „Neuroglancer”, iar un studiu a fost publicat în revista Science în același timp, cu Lichtman și Jain printre coautori.
Datele au inclus și câteva surprize. De exemplu, în loc să formeze o singură conexiune, perechile de neuroni au făcut mai mult de 50.
„Este ca și cum două apartamente dintr-un bloc ar avea 50 de linii telefonice separate care le conectează. Ce se întâmplă acolo? De ce sunt atât de strâns legate? Nu știm încă care este funcția sau semnificația acestui fenomen, va trebui să-l studiem în continuare”, a spus Lichtman.
El crede, de asemenea, că setul de date poate conține și alte detalii uimitoare care, din cauza dimensiunii sale, nu au fost încă descoperite.
„De aceea îl distribuim online, astfel încât oricine să îl poată privi și să găsească lucruri”, a explicat el.
Editor : M.B.
