پنجشنبه, بهمن ۲۵, ۱۴۰۳

گوگل و هاروارد یک نقشه با جزئیات بی‌سابقه از یک تکه کوچک مغز انسان تهیه کردند_آفتاب شرق

مریم یزدانی
4 Min Read


به گزارش آفتاب شرق

تیمی از دانشمندان هاروارد و گوگل یک نقشه سه‌بعدی و با تفکیک‌پذیری نانو از یک میلیمتر مکعب از مغز انسان تهیه کرده‌اند. گرچه این نقشه تنها قسمت کوچکی از مغز را مشخص می کند _ مغز کامل یک میلیون بار بزرگ‌تر است _ این مکعب شامل تقریباً ۵۷٬۰۰۰ سلول، ۲۳۰ میلیمتر رگ خونی و تقریباً ۱۵۰ میلیون سیناپس است. این نقشه اکنون بیشترین تفکیک‌پذیری را در بین تصاویر حاضر از مغز انسان دارد.

دانشمندان برای ساخت این نقشه پرجزئیات ناچار شدند نمونه بافت مغز را به ۵٬۰۱۹ برش با ضخامت ۳۳٫۹ نانومتر تقسیم و آن را با یک میکروسکوپ الکترونی پرسرعت اسکن کنند. آن‌ها از یک مدل یادگیری ماشین منفعت گیری کردند تا این تصاویر را به یکدیگر متصل و اجزاء آن را برچسب‌گذاری کنند.

داده‌های خام این عکس به‌تنهایی ۱٫۴ پتابایت (۱٬۴۰۰ ترابایت) حجم داشتند. این به گمان زیادً بزرگ‌ترین کار کامپیوتری در حوزه علوم اعصاب است.

اطلس‌های فرد دیگر از مغز انسان انسان وجود دارند، اما تعداد بسیاری از آن‌ها تفکیک‌پذیری زیاد پایین‌تری دارند. در مقیاس نانو، دانشمندان می‌توانند تک‌تک نورون‌ها را تا سیناپس‌ها، محل اتصال نورون‌ها با یکدیگر، جستوجو کنند. برای فهمیدن کارکرد مغز، چگونگی پردازش اطلاعات و ذخیره خاطرات، این چنین نقشه‌ای ملزوم است.

اطلس‌های مغز انواع مختلفی دارند. برخی به چگونگی نظم بین سلول‌ها می‌پردازند، برخی به گفتن ژن‌ها. این نقشه روی اتصالات سلول‌ها متمرکز است، حوزه‌ای که «کانکتومیکس» (connectomics) نام دارد.

بیرونی‌ترین لایه مغز حاوی حدوداً ۱٫۶ میلیارد نورون است که تریلیون‌ها اتصال را با یکدیگر برقرار می‌کنند. یک نورون به‌تنهایی می‌تواند از صدها یا هزاران نورون دیگر اطلاعات دریافت کند یا اطلاعاتی را به آن‌ها بفرستد. به همین علت است که ردگیری این اتصالات حتی در یک ناحیه زیاد کوچک از مغز این‌این چنین دشوار است.

نورون های هرمی
در این عکس نورون‌های هرمی بر پایه اندازه رنگ‌آمیزی شده‌اند.

تهیه دقیق‌ترین نقشه مغز انسان

دانشمندان برای ساخت این نقشه با مانع ها بسیاری روبرو بودند. اولین قضیه یافتن یک نمونه بافت مغز می بود. مغز بلافاصله سپس از مرگ فاسد می‌شود، بعد بافت مرده‌ها مناسب این کار نبوده است. دانشمندان تکه‌ای کوچک از مغز یک زن مبتلا به صرع را در میانه عمل جراحی برداشتند.

آن‌ها بلافاصله این نمونه را در رزین قرار دادند تا تحلیل نرود. سپس آن را به ورق‌های زیاد نازک برش دادند و با یک میکروسکوپ الکترونی پرسرعت اسکن کردند. این میکروسکوپ به‌طور خاص برای این پروژه طراحی شده می بود.

دقیق ترین تصویر مغز
یک نورون (سفید) در بین آکسون‌هایی که به آن متصل شده‌اند.

چالش بعدی مربوط به عملیات کامپیوتری می بود. دانشمندان از یک مدل یادگیری ماشین گوگل منفعت گیری کردند تا برش‌ها را به یکدیگر بچسبانند، هر کدام را نسبت به فرد دیگر تنظیم کنند، اجزاء آن‌ها را با رنگ‌های گوناگون نزدیک کنند و اتصالات را بیابند. این کار زیاد دشوارتر از چیزی است که به‌نظر می‌رسد، چون یک نادرست می‌تواند علتشود همه اتصالات یک سلول غلط شوند.

سریعترین موتور جستجوگر خبر پارسی – اخبار لحظه به لحظه از معتبرترین خبرگزاری های پارسی زبان در آفتاب شرق

مقاله مربوط به این مطالعه را می‌توانید در ResearchGate یا ژورنال Science مشاهده کنید. این چنین این نقشه به‌صورت رایگان در وبسایتی به‌نام Neuroglancer در دسترس است. دانشمندان توانسته‌اند مواردی را در این نقشه اشکار کنند که دانسته‌های قبلی را به چالش می‌کشند؛ برای مثالً آکسون‌های بلندی که دور خود می‌پیچند، یا آکسون‌هایی که اتصالات تکراری می‌سازند.

آکسون در هم پیچیده
عکس یک آکسون که به‌طور مرموزی دور خود پیچیده است.

دسته بندی مطالب
اخبار سلامتی

اخبار اجتماعی

اخبار ورزشی

فرهنگ وهنر

اخبار تکنولوژی

کسب وکار



منبع

TAGGED:
Share This Article