В одному кубічному міліметрі мозку людини виявлено понад 100 мільйонів нейронних зв'язків

Команда дослідників із Гарвардського університету та компанії Google реконструювала електричну схему частини людського мозку з безпрецедентними подробицями, пише The Guardian.

Для дослідження вчені взяли один кубічний міліметр тканини із кори головного мозку 45-річної жінки, яка перенесла операцію, пов'язану з епілепсією.

Електронно-мікроскопічні зображення понад 5,000 зрізів зразка виявили 57 тис. окремих клітин, 150 млн нервових зв'язків і 23 см кровоносних судин.

Розрізавши тканину на пластини, дослідники зробили зображення кожної з них за допомогою електронного мікроскопа, щоб побачити деталі структури мозку аж до наномасштабу. Потім алгоритм машинного навчання простежив шляхи нейронів та інших клітин через окремі ділянки – процес, який у людей зайняв би роки. Зображення містили 1.4 петабайта даних, що еквівалентно 14 тисяч повнометражних фільмів з роздільною здатністю 4K.

«У цьому наборі даних ми знайшли багато речей, яких немає у підручниках. Ми не розуміємо цих речей, але я можу сказати вам, що вони припускають, що існує прірва між тим, що ми вже знаємо, і тим, що нам потрібно знати», – сказав Джефф Ліхтман, професор молекулярної та клітинної біології у Гарварді.

В одному зі спостережень пірамідальні нейрони, які мають відростки під назвою дендрити, продемонстрували цікаву симетрію: деякі з них були звернені вперед, а інші назад.

Також виявлено поодинокі випадки, коли нейрони створювали надзвичайно міцні зв'язки з іншими клітинами. По всій тканині головного мозку понад 96% аксонів встановили лише один зв'язок із необхідною їм клітиною, а 3% – два зв'язки. Але є й такі, які встановили понад 50 зв'язків із сусідньою ділянкою. Ліхтман припустив, що такі унікуми можуть пояснити, чому деякі схеми дій – наприклад, гальмувати на червоне світло – після багаторазового повторення більше не потребують роздумів.

«Думаю, ці потужні зв'язки можуть бути частиною системи засвоєної інформації та того, як навчання виглядає у мозку», – сказав він.

На даний момент дослідники не планують картування всього людського мозку, оскільки, за їхніми словами, це дуже складно технологічно. Натомість наступним проєктом стане співпраця кількох університетів з Google щодо реконструкції зв'язків у всьому мозку миші. Це могло б пролити світло на мозкові ланцюжки, які змушують мишу рухатися до швейцарського сиру і, у свою чергу, на те, що змушує людину зупинятися біля пекарні.

За словами Ліхтмана, наступне дослідження дасть деяке уявлення про те, «як людська воля скеровується чуттєвим досвідом».

Раніше ми писали про те, що зміни клімату, частково спричинені нафтогазовою промисловістю, не просто формують середовище людини, а й призводять до відчутних змін у його мозку.