Тема:
Опубликовано:
4/2014
Тип:
Обзор

Карта человеческого мозга. Часть 1.

 

Карта человеческого мозга. Часть 1.

Мозг человека содержит 100 миллиардов нейронов, связанных друг с другом в сеть. С ее помощью мы можем интерпретировать мир вокруг нас, планировать будущее, контролировать свои действия и движения. Невролог из Массачусетского Технологического Института (MIT) Себастьян Сеунг (Sebastian Seung) хочет составить карту этих сетей. По этой схеме ученые смогут узнать, насколько уникален мозг каждого человека.

В статье от 7 августа в журнале Nature Сеунг и сотрудники MIT и Института медицинских исследований Макса Планка в Германии представили свои первые шаги на пути к этой цели. Используя сочетание работы ученых и искусственного интеллекта, они нанесли на карту все цепи между 950 нейронами крошечного участка сетчатки мыши.

Сетчатка состоит из нейронов, которые обрабатывают визуальную информацию. Это наиболее технически доступная для исследований часть головного мозга. Нанеся на карту все нейроны участка ткани размером 117 на 80 микрометров, исследователи смогли классифицировать большинство нейронов на основе моделей их цепей. Они также обнаружили новый тип клетки сетчатки. «Это полная реконструкция всех нейронов внутри данного участка. Никто прежде не делал этого», говорит Сеунг. 

Трассировка соединений

Нейроны сетчатки делятся на пять классов: фоторецепторы, горизонтальные клетки, биполярные клетки, амакринные клетки и ганглиозные клетки. В каждом классе много типов, классифицируемых по форме и соединениям с другими нейронами.

«Нейроны бывают разных типов, и сетчатка содержит примерно 50-100 типов, но они никогда не были подробно описаны, а о соединениях между ними известно ещё меньше». В этом исследовании внимание было сосредоточено на участке сетчатки, известном как внутренний сетчатый слой. Он является одним из нескольких слоев, зажатых между фоторецепторами, которые получают визуальные данные, и ганглиозными клетками, которые передают визуальную информацию в мозг через зрительный нерв. Нейроны внутреннего плексиформного слоя помогают обрабатывать визуальную информацию, когда она проходит от поверхности глаза до зрительного нерва.

Чтобы отобразить все подключения в этом небольшом участке сетчатки, исследователи сначала сделали электронную микрофотографию этой секции, используя технику последовательной блочной лицевой сканирующей электронной микроскопии. Так были получены трехмерные изображения биологических образцов высокого разрешения.