Прийнято перший великий крок до копіювання мозку людини

р.



Дорога до розуміння головного мозку людини довга і неспокійна, і одна з скельних каменів по дорозі будується база даних. Протягом останніх кількох років нейронауковці збираються на декількох амбітних проектах, щоб зрозуміти зв’язки нейронів, які роблять нас людиною. Генрі Маркрам у Великобританії очолює проект людського мозку, план побудови комп’ютерної моделі головного мозку $1.3 млрд. У Сполучених Штатах, Brain Research за допомогою Advancing Innovation Neurotechnologies (BRAIN) ініціатива сподівається на карту динамічної активності 86 мільярдів нейронів за цікавим способом.

Зараз Алленський інститут Brain Sciences, ключовий програвач у ініціативи BRAIN, запустив базу даних типів нейроклітинних клітин, які виступають першим кроком до повного розуміння мозку. Це перший кутовий камінь плану MindScope 10-річного плану, який має на меті визначити, як працює система бачення мишки і починається шляхом розробки функціональної таксономії всіх різних типів нейронів у своєму мозку.

"Великий план полягає в тому, щоб зрозуміти, як працює мозок", - говорить Лідія Нг, директор технології бази даних. Види клітин – це будівельні блоки мозку, а також створення великої моделі їх колокації допоможе зрозуміти всі дії, які відбуваються в процесі зцілення чогось і створює дію на основі цього сприйняття.





База даних типів алленових клітин, що використовує базу даних типу аллен, виглядає досить просто на перший погляд. Перший випуск включає інформацію про всього 240 нейронів з сотень тисяч у візуальній кори мишки з фокусом на електрофізіології окремих клітин: електричні імпульси, які активують нейрон, ініціують візерунок нейронної активності, що призводить до сприйняття і дії. Але глибоке розуміння цих індивідуальних клітин, достатньо, щоб розбити їх у більші категорії, буде критично розуміти мозок в цілому — своєрідний періодичний стіл, необхідний для створення базових хімічних принципів.

Незважаючи на те, що дослідники мають тривалий шлях у вивченні мозку, більшість інформації, яку вони були представлені як велика картина, у вигляді функціональних сканувань, які малюють активність мозку, або на невеликих масштабах, як вираз нейротрансмітаторів і їх рецепторів в індивідуальних нейронах. Але зв'язок між двома масштабами — як відображаються комбіновані дії мільярдів нейронів у візерунках активності і поведінки — залишається незнімним. Нейрологи не мають чіткого уявлення про те, скільки існують різні типи клітин, що важливо для розуміння того, як вони працюють разом. «Чому не вистачає фундаментальної інформації», – розповідає генеральний директор проекту Алсан Джон Джонс, «так коли ми почали, ми зосередилися на тому, що називається регуляторним підходом, намагаючись зрозуміти частини всього».

Коли база даних завершена, це буде першим у світі, щоб зібрати інформацію з окремих клітин на чотирьох простих, але важливих параметрів: форма клітин, експресія гена, позиція в мозку, електрична активність. Поки інститут відстежує три з цих змінних, приймаючи зображення високої роздільної здатності десятків електрично стимулюваних нейронів за допомогою легкого мікроскопа, ретельно заперечуючи їх положення в корі мишки. «Перші висновки важливі, оскільки вони мають скінченну кількість класів. Ми можемо логічно розділити клітинки на класи. й





Після цього інститут накопичить дані експресії генів в окремих клітинах, відслідковуючи їх РНК, і збираючи всі чотири змінні з часом призведе до повної податково-мономії типів клітин. Ця система класифікації допоможе анатомістам, фізикам і нейронауковцям краще орієнтуватися на дослідження нейронів і побудувати більш точні моделі статистичної функції. Але важливо відзначити, що база даних не тільки про його зміст. Як цей зміст буде зібраний і вимірюється також важливо для майбутнього широкої картини ініціатив мозку.

Для створення єдиної моделі мозку нейронауковці необхідно зібрати мільйони окремих точок даних на основі нейронів мозку. Для початку вони візьмуть електричні читання живих нейронів шляхом оббивання їх крихітними мікронними трубками. Ці труби поставлять струм до клітин – достатньо, щоб активувати їх – і записувати електричну вихідну потужність клітинки. Але існує безліч способів компіляції цих електрометриків, а також зрозуміти нейронну систему в цілому, нейронауковці повинні використовувати однакову техніку кожного разу, щоб переконатися, що електричні відбитки можна порівняти з нейронами до нейрона.

Інститут Аллену, у співпраці з іншими основними хабарами нейронауки — Калтех, Нью-Йоркська медична школа та Медичний інститут ім. Гугса в Берклі — домовилися використовувати ту саму техніку для електризування всіх нейронів, які навчаються в даний час. Незважаючи на те, що більшість даних з цього першого набору нейронів мишки були зібрані в Інституті Аллен, спільна ініціатива дозволить нам поділитися перевагами з іншими учасниками проекту та новими установами. Ідея полягає в тому, що якщо кожен працює таким же чином, результати можуть поєднуватися в одному місці.





Це буде надзвичайно важливо, коли інститут починає малювати не тільки нейрони мишки, але і нейрони людини. У мозку мишей легко орієнтуватися в певних областях, отримувати електричні читання нейронів з певної частини візуальної кори. Але в мозку людини це непросто. «Номорально ці клітини приходять з пацієнтів — людей, які хочуть нейрохірургічне втручання в епілепсію або при видаленні новоутворень», – каже Нг. Для хірурга потрапити в певну частину мозку, йому потрібно зняти якусь нормальну тканину по дорозі, а на цьому матеріалі нейронауковці можуть проводити експерименти, вивчити її.

Оскільки хірурги не повинні вибирати, які тканини мозку для видалення, вчені в Інституті Аллену та інші установи повинні бути надзвичайно обережними щодо залогів клітин, які вони вивчаються — по позиції, експресією гена, за допомогою електричної активності, за формою — разом, щоб не втратити клітинку. Зібрано, вже непотрібні частини цих людських мозку можуть бути корисні в картографуванні одного великого мозку. Видання



P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Джерело: hi-news.ru