Reconstituire 3D a creierului uman – premieră în știință

Calea către posibilitatea de a cunoaște mai profund modul în care funcționează creierul și bolile care îl afectează.

Articol editat de Bianca Câmpeanu, 13 mai 2024, 18:00

Pentru prima dată, un fragment milimetric din cortexul cerebral, cea mai avansată parte a creierului uman și a celor mai complexe funcții cognitive, a fost reconstruit în 3D și cu o rezoluție fără precedent la nivel nanometric: fragmentul, jumătate din dimensiunea unui bob de orez, conține 57.000 de celule, 230 de milimetri de vase de sânge și aproape 150 de milioane de sinapse, conexiunile dintre neuroni.

Astfel, se deschide calea către posibilitatea de a cunoaște mai profund modul în care funcționează creierul și bolile care îl afectează.

Cantitate imensă de date

Publicat în revista „Science” de Universitatea Harvard și Google Research, rezultatul a fost obținut datorită cantității imense de aproximativ 1.400 de terabytes de date (1 terabyte corespunde la 1.000 de miliarde de biți).

Acțiunea este cea mai recentă realizată în urma unei colaborări începute cu aproape 10 ani în urmă, care își propune să combine imagini de foarte înaltă rezoluție obținute prin intermediul microscopului electronic cu algoritmi de inteligență artificială, care permit cartografierea complexității extreme a țesutului cerebral.

Obiectivul final al colaborării este de a crea o hartă detaliată a întregului creier al unui șoarece, care ar implica procesarea unei cantități de date de aproximativ 1.000 de ori mai mare decât cea folosită acum de cercetători, coordonați de Jeff Lichtman de la Harvard și de Viren Jain de la Google Research.

Un fragment gigantic de creier uman

Cuvântul „fragment” sună ironic în acest caz, comentează Lichtman. Un terabyte este, pentru majoritatea oamenilor, gigantic, dar doar o bucățică minusculă a creierului uman necesită mii de terabiți. Rezultatele obținute au fost puse gratuit la dispoziția comunității științifice:

Dată fiind investiția enormă făcută pentru acest proiect, era important să se prezinte rezultatele, astfel încât oricine altcineva să poată beneficia de ele, a adăugat Jain.

Creierul uman este un organ extrem de complex și, până în prezent, se cunosc puține lucruri despre structura sa la nivel celular. Acest lucru se datorează faptului că studiul său detaliat vine cu o serie de provocări, variind de la limitările tehnologice la dificultăți în obținerea și stocarea optimă a probelor de țesut.

În acest caz, proba de un milimetru cub a fost obținută de la un pacient cu epilepsie în timpul unei intervenții chirurgicale, la care a fost supus din alte motive.

Sute de milioane de imagini

Cercetătorii au analizat fiecare secțiune a acestui fragment, folosind o microcopie electronică și obținând sute de milioane de imagini, care au fost apoi „împletite” împreună pentru a obține harta tridimensională. Datorită datelor astfel obținute, autorii studiului au scos la lumină noi aspecte ale cortexului cerebral uman, care fuseseră anterior subestimate.

Noi aspecte ale cortexului cerebral uman

De exemplu, reconstrucția evidențiază numărul disproporționat al așa-numitelor „celule gliale„, adică celulele nervoase care hrănesc și susțin neuronii și care, în comparație cu acestea din urmă, sunt aproximativ duble. Din miile de conexiuni analizate a mai reieșit că unii neuroni rari au axoni, adică ramuri ale celulei care transmit impulsuri nervoase, care sunt capabile să formeze până la 50 de sinapse, un număr foarte mare și mult mai puternic de conexiuni cu alte celule. (www.ansa.it)

RADOR RADIO ROMÂNIA

Radio Cluj poate fi ascultat şi online, AICI sau pe telefon: 031 504 0456, apel cu tarif normal.
Ne găsești și pe facebook, twitter și instagram.