Да изследваш чрез инструмента на мислене и анализ самия инструмент – мозъка, по парадоксален начин се оказва много сложна задача. Учените проучвали мъничко парче женски мозък и се натъкнали на невиждани досега странности. Предварителен анализ откри изключително силни връзки между неврони, вихрушки и симетрични клетки, които намекват за дълбоката мозъчна мистерия.
Нов поглед върху човешкия мозък показва неговите клетъчни жители в целия им див и странен живот. Картата на изследваното парче от женския мозък изобразява разнообразните конфигурации на 50 000 клетки и 130 милиона връзки между тях, съобщава ScienceNews.
Тази сложна карта, наречена H01, представлява крайъгълен камък в стремежа на учените да направят все по-подробни описания на мозъка.
„Абсолютна красота. Това е само началото на нещо много вълнуващо“, казва неврологът Клей Рийд от Института за мозъчни науки „Алън“ в Сиатъл.
Учени от Харвардския университет, с помощта на Google подготвиха и анализираха пробата на мозъчната тъкан, по-малка от сусамовото семе, около милионна част от целия обем на мозъка. Изследваното парче е от външния слой на мозъка, отговорен за сложната мисъл, на 45-годишна жена, подложена на операция заради епилепсия. Мозъчната проба беше запазена и оцветена с тежки метали, които разкрили клетъчни структури. След това пробата се нарязва на повече от 5000 тънки парчета и се увеличава с мощни електронни микроскопи.
Изчислителните програми свързват получените изображения обратно, а програмите за изкуствен интелект помагат на учените да ги анализират.
Тези два неврона са огледално симетрични. Не е ясно защо тези клетки приемат тези форми.
Лаборатория на Лихтман (Харвардски университет, Екип на Connectomics/Google)
Засега изследователите тепърва започват да виждат какво има. „Наистина току-що само се докоснахме в този набор от данни“, казва съавторът на изследването Джеф Лихтман, невробиолог за развитие в Харвардския университет.
Той сравнява мозъчната карта с Google Earth: „Там има скъпоценни камъни за намиране, но никой не може да каже, че е разгледал всичко.“
Но вече се появиха някои „фантастично интересни“ забележителности, казва Лихтман. „Когато имате големи масиви от данни, изведнъж тези странни неща, тези удивителни неща започват да се открояват в картината.“
Едно от любопитните неща се отнася до синапсите, местата на свързване, където сигналите се движат между нервните клетки. Обикновено повечето аксони, изпращащи съобщения, докосват дендрита за получаване на съобщения само веднъж. В новия набор от данни около 90% от връзките са еднократни контакти.
Някои двойки клетки обаче имат малко повече контакти. Но от време на време изследователите забелязват клетки, които се свързват няколко пъти, включително една двойка, свързана с огромен 19-членен синапс. В мозъка на мишките са забелязани множество връзки, макар и не толкова обилно, колкото в тази човешка проба. И това повдига въпроса какво могат да направят тези необикновено силни синапси в мозъка.
В новата си база данни за човешка мозъчна тъкан изследователите откриха примери за необичайни вихрени нервни клетъчни финиши, навити като змии.
Тези клетки може да са в състояние да принудят целевата си клетка да действа по изключително мощен начин. Молекулярният невролог Сет Грант от Университета в Единбург посочва, че макар картата да е ценен инструмент, тя показва само анатомията на мозъка. Други изследвания ще помогнат за изясняване на функцията и състава на молекулите, които движат мозъчното поведение.
Любопитно е наблюдението на екипа на две нервни клетки или неврони, които, изглежда, са били преплетени в симетричен танц. Изображенията също така разкриват изпращащи съобщения аксони на неврони, образуващи сложни намотки, необичайни и мистериозни вихри, които приличат на навити змии. „Просто никога не бяхме виждали подобно нещо“, казва Лихтман. „Това е вълшебно време в историята, когато инструментите за създаване на карти, като изчислителни методи, машинно обучение и мощни микроскопи, са налични, казва Рийд.
Лихтман е предпазлив в прогнозите си дали тези карти ще доведат до дълбоко разбиране на мозъка. „Мисля, че най-доброто, което можем да направим, е да опишем“, казва той. „Надявам се, че в един момент ще стигнем до място, където няма да се изненадаме толкова от това, което виждаме. А може да е и обратното.“
