Человеческий мозг — это запутанная сеть «проводов», исходящих от почти 100 миллиардов нейронов, все они взаимодействуют через триллионы соединений, называемых синапсами.
«Удручающе сложно», говорит Гарвардский нейрофизиолог Джефф Лихтман.
«Единственный способ понять эту сеть — создать карту».
Лихтман потратил несколько десятилетий на создание таких карт и, таким образом, пионерил область, известную как «коннектом». Его конечной целью является создание карты всего мозга млекопитающего, учитывающей каждое нейронное соединение.
Лихтман и его партнеры, включая Принстонский университет, Массачусетский технологический институт и Кембриджский университет получили 30 миллионов долларов от Национального института здоровья и дополнительно 3 миллиона долларов от Гарварда и Принстона для цели воссоздания, впервые, всех нейронных связей внутри мозга мыши. Они собираются продемонстрировать возможность этого, начав с изображения 10 кубических миллиметров в области гиппокампа мыши, ответственной за консолидацию памяти, пространственную навигацию и другие сложные задачи.
Создание коннектома человеческого мозга может привести к новым подходам в диагностике и лечении расстройств мозга, от аутизма до шизофрении. Ученые предполагают, что эти болезни — это «коннектопатии» — тонкие неправильные связи, которые не могут быть обнаружены с помощью существующих методов сканирования мозга.
«Коннектом — это единственный путь», — сказал Лихтман.
«Если мы дойдем до точки, где создание карты всего мозга мыши станет рутиной, можно подумать о ее создании, например, для животных моделей аутизма. Существует уровень понимания о мозгах, которого сейчас нет. Мы знаем о внешних проявлениях поведения. Мы знаем о некоторых молекулах, которые нарушены. Но между ними, до сих пор, не было способа их видеть. Теперь такой есть».
Национальный институт здоровья недавно выделил новых участников программы BRAIN Initiative (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies). Гарвардская команда получает финансирование через сеть BRAIN Initiative Connectivity Across Scales, направленную на развитие исследовательских возможностей и технических способностей для создания диаграмм проводов всего мозга.
«Существующие методы либо не имеют достаточного разрешения, либо не способны масштабироваться и создавать карты больших областей всего мозга необходимых для разгадывания тайн этого удивительного органа», — сказал директор программы BRAIN Initiative Джон Нгай.
«Следуя за годами тщательного планирования и обратной связи от научного сообщества, BRAIN CONNECTS — это наша третья масштабная трансформационная программа — направлена на разработку инструментов, необходимых для получения карты проводов в мозге с безпрецедентным уровнем детализации и масштаба».
«Мозг мыши, конечно, гораздо меньше человеческого, но, смотря на отдельные нейроны, синаптические пузырьки и глиальные клетки, «вы не можете увидеть разницу», — сказал Лихтман.
«На уровне клеток и синапсов все мозги млекопитающих в основном одинаковы».
Учитывая недавние успехи в области вычислительных и обработки данных, а также предыдущую работу Лихтмана и других, включая профессора Флориана Энгерта в молекулярной и клеточной биологии, на мозге мух, достижение карты мозга мыши стало более реальным и послужит начальной точкой для изображения мозга человека. Лихтман и его коллеги призывают к коллективным усилиям в направлении возвышенной цели создания коннектома мыши в статье 2020 года под названием «Ум мыши».
Не забудьте подписаться на наш Дзен-канал!
Также наши новости в оперативном режиме в телеграм-канале.
