Roman RemberHarvard ja Google on teinud koostööd, et luua üksikasjalik inimaju kaart, näidates võrgustikest võnkuvaid neuroneid. See kaart, erinevalt varasemast, hõlmab umbes 57 000 neuroni, 9 tolli veresooni ja uskumatut 150 miljonit sünaptilist ühendust, demonstreerides nüüdisaegse tehnoloogia võimet lahti mõtestada keerukamaid bioloogilisi struktuure.
Projekti eest vastutab molekulaar- ja rakubioloogia ekspert dr Jeff Lichtman Harvardi Ülikoolist, see nõudis aastakümne pikkust tööd ja andis tulemuseks kolmemõõtmelise esituse nanomeetrise täpsusega. Alguses oli ajus kujutatud kaart nii detailne, et see tekitas uskumatust.
Inimaju koosneb ligikaudu 170 miljardist rakust ning see samm neuronaalsel kaardistamisel tähistab olulist arengut millimeeter-skaalast MRI-skaneeringust granulaarsema selguse poole, mida pakuvad uued mikroskoopiad ja tehisintellekt. Töö tulemusena valmis 3D kaart, millel on kõrgeim resolutsioon, mida teadlased on inimaju osa kujutamisel suutnud saavutada.
See üksikasjalik rakuline atlas, mis on nüüd avaldatud teadusajakirjas Science, ei ole mitte ainult koostöö pingutuste tunnistus, vaid ka avalik ressurss, mis on kättesaadav ekspertidele üle maailma ning eesmärgiga süvendada meie arusaamist ajustruktuurist ja -funktsioonist.
45-aastase epilepsiahaige aju koore keeruka proovi üksikasjaliku panoraami loomiseks oli vaja üle 5000 plaastrilõike ja kiirendatud elektronmikroskoopi. Google’i uurijate poolt kasutatud täiustatud masinõppe algoritmid olid olulised 3D mudeli loomisel, mis sisaldas 1,4 petabaidi ulatuses andmeid, näidates fenomenaalset arvutuslikku väljakutset, mis ületati.
Üllatavate paljastuste hulka kuulusid keerukate neuronite nööride ja imelike keerisstruktuuride olemasolu, mis on tunnistus inimaju keerukast ja ainulaadsest arhitektuurist. Jätkates seda ambitsioonikat ettevõtmist, on meeskond nüüd seadnud eesmärgiks kaardistada terve hiire aju. Selline pioneeritöö võiks valgustada kognitsiooni universaalseid mõistatusi ning ehk isegi avada tundmatuid manöövreid ajuhaiguste taga.
Harvardi ja Google’i koostöös tehtud pioneerlik aju kaart esindab olulist sammu neuroteaduses. Allpool on toodud mõned täiendavad faktid, peamised küsimused, vastused, peamised väljakutsed, kontroversid, eelised ja puudused seoses selle läbimurdelise aju kaardi teemaga.
Lisafaktid:
– Enne seda edusammu loodi kõige üksikasjalikumad ajuteekaardid, kasutades meetodeid nagu funktsionaalne MRI (fMRI), mis suudavad eraldada tegevust millimeetri tasemel, olles kaugel individuaalsete neuronite nägemiseks vajalikust resolutsioonist.
– Selles projektis kasutatud elektronmikroskoopia tehnikat nimetatakse seerianelektronmikroskoopiaks, mis hõlmab paljude äärmiselt õhukeste ajukoe viilude võtmist ja iga viilu järjestikulist kujutamist.
– Inimaju hinnatakse koosnevat 86 miljardist neuronist, ning igal neuronil võib olla tuhandeid sünaptilisi ühendusi.
– Selle projekti genereeritud 1,4 petabaidi andmed vastavad ligikaudu 700 000 ühe tunni pikkuse HD videomaterjali mahule.
Peamised küsimused ja vastused:
– K: Miks on see uus aju kaart oluline?
<b: A: See aju kaart on tähtis, kuna see pakub enneolematut pilku neuronite ühenduste ja struktuuridele detailitasemel, mida varem ei olnud võimalik saavutada. See võib aidata teadlasi mõistma aju funktsioonide keerukust, ajuhäireid ja võiks kaasa aidata edusammudele tehisintellekti ja masinõppe valdkonnas.
Peamised väljakutsed:
– Andmemaht esitab suurt väljakutset hoiustamisel, töötlemisel ja analüüsimisel.
– Tagada, et kaardistamistehnikad on täpsed ja kujutavad ajustruktuuri õigesti ilma artefaktide või moonutusteta, on tehniline väljakutse.
Kontroversid:
– Võib tekkida eetilisi muresid inimaju kude kasutamise ning detailsete ajude andmete jagamise privaatsusküsimuste suhtes.
Eelised:
– See kaart pakub enneolematut resolutsiooni taset, mis võib tuua uusi mõistmisi sellest, kuidas aju töötleb infot.
– See võiks viia parema arusaamiseni neuroloogilistest haigustest ja ajuhäiretest, valgustades spetsiifilisi neuronühendusi, mis on mõjutatud.
Puudused:
– Kasutatavad tehnikad on ülimalt ressursimahukad ning hetkel piirduvad vaid väga väikeste ajupiirkondade analüüsiga.
– Ühe inimese ajust tehtud järelduste osas võivad olla piirangud, kuna loomulik varieeruvus indiviidide vahel võib erineda.
Kui soovite saada rohkem teavet selle uurimise peamiste institutsioonide kohta, võite külastada nende ametlikke veebisaite järgmistel linkidel:
– Harvardi Ülikool
– Google
Palun märkige, et kuigi ülalnimetatud lingid suunavad vastavalt Harvardi Ülikooli ja Google’i ametlikele avalehtedele, võib konkreetset teavet selle uurimisprojekti kohta leida detailsest alamlehtedelt või seotud teadustöö publikatsioonidest.
