Карта мозга: как ученые исследуют архитектуру нейронов

В головном мозге человека более восьмидесяти миллиардов (80 000 000 000) нейронов, а связей между ними — больше сотни триллионов (100 000 000 000 000). Одна из неразрешимых проблем, стоящих перед человечеством — это создание коннектома, полного описания всех нейронов и контактов между ними. В этой статье рассказываем о том, какие данные о структуре мозга наука уже может получать.

Homo Science

Благодаря подробной карте мозга можно будет эффективнее лечить и предотвращать психические расстройства и нейродегенеративные заболевания. Кроме того, коннектом может показать, в чём причины того, что мозг всех людей работает по-разному. Почему у нас разный уровень интеллекта? Почему кто-то общительный, а кто-то замкнутый? Почему кто-то лучше читает, а кому-то хорошо даётся спорт? Все различия кроются в индивидуальности нашего головного мозга, и подробная карта нейронов может помочь ее объяснить.

На сегодняшний день составление полного коннектома человека — это невыполнимая задача. Однако коннектом более простых модельных организмов, например червя C. elegans, уже получен. У каждой взрослой гермафродитной особи C. elegans всего лишь 302 нейрона, и все связи между ними известны.

Куда более сложная задача – составление карты мозга млекопитающих. В рамках проекта MICrONS исследовательского агентства США Advanced Research Projects Activity за 2016–2021 годы были восстановлены более 200 тысяч связей внутри мозга мышей. Для этого целевой образец ткани головного мозга был разрезан на более чем 27 тысяч тонких срезов, изображения которых были проанализированы с помощью электронных микроскопов.

Серьезные успехи в изучении человеческой сетчатки глаза были достигнуты благодаря команде Eyewire. Они разработали браузерную игру, в которой можно вручную составлять карту нейронных синапсов — контактов между нейронами. Каждый месяц игроки со всего мира описывают десятки нейронных связей.

Для описания каждого отдельного нейрона всего человеческого мозга пока что не хватает инструментов автоматизации, а чтобы изучить триллионы синапсов вручную, потребовались бы долгие годы. Зато уже сейчас есть методы визуализации нервных трактов в человеческом мозгу. Один из основных способов, позволяющих изучать мозг живых людей, не разрезая его на кусочки, — диффузионная спектральная томография. При помощи этой технологии измеряют направление максимальной диффузии молекул воды в каждой точке пространства головного мозга. Так можно получить информацию о направлении крупных пучков нервных волокон. Диффузионную томографию применяют, например, для диагностики нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера или Паркинсона, при которых проводимость отдельных участков мозга нарушается. Также метод диффузионной томографии поможет создать коннектом связей в мозге человека — пока что не в точности до клетки, но тоже очень подробно.


Источник: http://www.humanconnectomeproject.org/

Комментарии
Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий
Комментарии 0

Стань частью сообщества Homo Science!

Хочешь оставаться в центре событий?
Зарегистрируйся прямо сейчас