נוצר השחזור התלת-ממדי הגדול ביותר של שבר במוח האנושי

מילימטר מעוקב של רקמת מוח אולי לא נראה הרבה. אבל כשחושבים על כך שהריבוע הקטן הזה מכיל 57,000 תאים, 230 מילימטרים של כלי דם ו-150 מיליון סינפסות, בסך הכל 1,400 טרה-בייט של נתונים, חוקרי הרווארד וגוגל עשו התקדמות עצומה.

צוות מהרווארד בראשות ג'ף ליכטמן, פרופסור לביולוגיה מולקולרית ותאית על שם ג'רמי ר. נואלס ודיקן חדש של הפקולטה למדעים, וחוקרי גוגל יצרו את השחזור התלת-ממדי הגדול ביותר של המוח האנושי עד כה ברמה הסינפטית, המציג בפירוט רב כל תא ורשת הקשרים העצביים שלו בחלק מקליפת המוח הטמפורלית האנושית בגודל של חצי גרגר אורז.

ההישג, שפורסם בכתב העת Science, הוא האחרון בשיתוף פעולה בן כמעט עשור עם מדענים ב-Google Research, המשלב מיקרוסקופ אלקטרונים ליכטמן עם אלגוריתמים של בינה מלאכותית כדי לקודד צבע ולשחזר את החיווט העצבי המורכב ביותר של יונקים. שלושת המחברים הראשונים של המאמר הם פוסט-דוקטורנט לשעבר מהרווארד אלכסנדר שפסון-קו, מיכל יאנושבסקי מ-Google Research והפוסט-דוקטורנט דניאל ברגר מהרווארד.

המטרה הסופית של שיתוף הפעולה, הנתמך על ידי יוזמת BRAIN של המכונים הלאומיים לבריאות, היא ליצור מפה ברזולוציה גבוהה של קישוריות עצבית על פני כל מוח העכבר, שתדרוש פי 1,000 יותר נתונים ממה שהם קיבלו זה עתה ממילימטר מעוקב אחד של קליפת המוח האנושית.

המילה "פרגמנט" היא אירונית. טרה-בייט הוא כמות עצומה עבור רוב האנשים, אבל פרגמנט של מוח אנושי - רק חלק זעיר, זעיר של מוח אנושי - הוא עדיין אלפי טרה-בייטים.

ג'ף ליכטמן, פרופסור ג'רמי ר. נואלס לביולוגיה מולקולרית ותאית

המפה האחרונה בכתב העת Science מכילה פרטים על מבנה המוח שלא נראו קודם לכן, כולל רשת דלילה אך חזקה של אקסונים המחוברים על ידי עד 50 סינפסות. הצוות ציין גם כמה מוזרויות ברקמה, כגון מספר קטן של אקסונים היוצרים ספירלות נרחבות. מכיוון שהדגימה שלהם נלקחה מחולה עם אפילפסיה, הם אינם בטוחים האם תצורות יוצאות דופן כאלה הן פתולוגיות או פשוט נדירות.

תחום המחקר של ליכטמן הוא "קונקטומיקס", אשר, בדומה לגנומיקה, שואפת ליצור קטלוגים מלאים של מבנה המוח עד לתאים וקשרים בודדים. מפות מלאות כאלה יאירו את הדרך להבנות חדשות של תפקוד המוח ומחלות שעליהן מדענים עדיין יודעים מעט מאוד.

אלגוריתמי הבינה המלאכותית המתקדמים של גוגל יכולים לשחזר ולמפות רקמת מוח בתלת מימד. הצוות פיתח גם סט של כלים זמינים לציבור שחוקרים יכולים להשתמש בהם כדי לחקור ולסמן את הקונקטום.

"בהתחשב בהשקעה העצומה שהושקעה בפרויקט הזה, היה חשוב להציג את התוצאות באופן שמישהו אחר יוכל כעת להפיק מהן תועלת", אמר וירן ג'יין, עמית מחקר בגוגל.

בשלב הבא, הצוות יתמקד באזור בהיפוקמפוס של עכברים שחשוב למדעי המוח בשל תפקידו בזיכרון ובמחלות נוירולוגיות.