محققان جامع‌ترین نقشه عصبی مغز پستانداران را ایجاد کردند
دانشمندان به هدفی رسیده‌اند که زمانی تصور می‌شد دست‌نیافتنی است: ساختن نمودار کاملی از سیم‌کشی عصبی بخشی از مغز.
در دیجیاتو ثبت‌نام کنید
جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
دانشمندان به هدفی رسیده‌اند که زمانی تصور می‌شد دست‌نیافتنی است: ساختن نمودار کاملی از سیم‌کشی عصبی بخشی از مغز. محققان آمریکایی در پروژه «هوش ماشینی از شبکه‌های قشری» (MICrONS) دقیق‌ترین نمودار سیم‌کشی مغز پستانداران تا امروز را طراحی کردند. این نمودار می‌تواند برای درک عارضه‌های عصبی مانند آلزایمر، پارکینسون، اوتیسم و اسکیزوفرنی به محققان کمک کند.
براساس گزارش گاردین، در پروژه MIcroNS محققان نه‌فقط دنبال ترسیم ساختار نورون‌ها بودند، بلکه می‌خواستند سیگنال‌های الکتریکی آنها را نیز بررسی کند و ارتباط آنها را نشان بدهند تا تصویر بهتری از عملکرد مغز به دست بیاورند.
این نقشه بخش بسیار کوچکی (کوچک‌تر از یک دانه شن) از قشر بینایی موش را نشان می‌دهد و حاوی 200 هزار سلول مغزی است که حدود 82 هزار از آنها نورون هستند. این سلول‌های عصبی بیش از 500 میلیون نقطه اتصال عصبی (سیناپس) و بیش از 4 کیلومتر سیم‌کشی عصبی (آکسون) دارند. در مقام مقایسه، تنها نقشه مغزی در مقیاس مشابه نقشه یک میلی‌متر مکعب مغز انسان است که شامل 16 هزار نورون و 150 میلیون سیناپس است.
نمودار کامل سیم‌کشی مغز
سال 1979، «فرانسیس کریک»، زیست‌شناس مولکولی مشهور، اعتقاد داشت ساخت نمودار سیم‌کشی دقیق برای حتی یک میلی‌متر مکعب از بافت مغز که در آن تمام نورون‌ها درحال ارتباط الکتریکی هستند، «غیرممکن است» اما در 7 سال گذشته، تیمی بین‌المللی متشکل از بیش از 150 عصب‌شناس و محقق آن را به واقعیت تبدیل کردند.
محققان برای ساخت این نقشه پیشرفته، ابتدا فعالیت‌های تقریباً 76 هزار نورون را در قشر بینایی یک موش ثبت کردند؛ درحالی‌که 2 ساعت فیلم‌های مختلف ازجمله کلیپ‌هایی از فیلم The Matrix را تماشا می‌کرد. سپس آنها یک میلی‌مترمکعب از مغز موش را به هزاران بافت باریک، هرکدام حدود یک‌چهارصدم (1/400) عرض موی انسان برش دادند. دانشمندان از هر برش مغز تصویربرداری و تصاویر را در نقشه‌ای سه‌بعدی فراهم کردند.
درنهایت، از هوش مصنوعی و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای حاشیه‌نویسی و تعیین نورون‌ها و سیناپس‌هایشان بهره بردند. درمجموع، داده‌های این نقشه 1.6 پتابایت حجم دارند که معادل 22 سال ویدیوی HD است.
محققان می‌گویند در آن ذره کوچک مغز می‌توان معماری کامل مغزی را دید. اکنون محققان می‌توانند با نظریه‌های قدینی علوم اعصاب، اطلاعات جدیدی کسب کنند؛ برای مثال دانشمندان پیشتر سلول‌های بازدارنده را (آنهایی که فعالیت عصبی را سرکوب می‌کنند،) نیرویی ساده می‌دانستند که عملکرد سلول‌های دیگر را کاهش می‌دهد اما این نقشه نشان می‌دهد سلول‌های بازدارنده درمورد اینکه کدام سلول را هدف بگیرند، بسیار گزینشی عمل می‌کنند و سیستم هماهنگی و همکاری شبکه‌ای ایجاد می‌کنند.
یافته‌های این پروژه در چند مقاله در Nature منتشر شده است.
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.