Дослідники з Принстона та Інституту Аллена Google створили детальну 3D-карту нейронних зв’язків області CA3 гіпокампа — частини мозку миші, яка відповідає за формування та зберігання спогадів, а також за навігацію в просторі.
3D-модель мозку дозволяє вченим буквально прогулятися по мозку миші з усіх боків і побачити, як саме з’єднуються нейрони, що відкриває нові можливості для вивчення хвороби Альцгеймера та інших нейродегенеративних захворювань.
Що виявили?
Одна з ключових знахідок дослідження виявилося, що нейрони в цій галузі пов’язані один з одним набагато щільніше, ніж думали раніше.
Це означає, що мережа клітин працює як дуже зв’язкова команда, що важливо для формування цілісних спогадів із часткових сигналів (ефект візерункового поповнення).
CA3 нейрони показали дивовижну стабільність та точність у зберіганні просторової інформації: їх «карти» простору залишаються стійкими протягом тижнів і добре узгоджені між собою, що допомагає надійніше запам’ятовувати та відновлювати інформацію.
Науковці використовували штучний інтелект та машинне навчання, щоб обробити порядку петабайта інформації. Жорсткий диск об’ємом 1 петабайт може вмістити близько 13,3 року відео у високій HD-якості.
Це дозволило як реконструювати зовнішній вигляд нейронів, так й зрозуміти їх взаємодії на молекулярному рівні. Цікавий факт: у цій моделі виявлено особливі типи нервових волокон, які з’єднуються між собою через десятки синапсів – це дає уявлення про те, як мозок посилено передає інформацію між ключовими ділянками.
Таким чином, це дослідження величезний крок до розуміння того, як мозок зберігає та відновлює пам’ять, та створення технологій, які в майбутньому можуть допомогти при хворобах мозку та покращити роботу штучного інтелекту.
Що це дає науці та людям?
Проєкт відкритий і вчені по всьому світу можуть використовувати цю 3D-карту для розробки нових методів лікування та створення більш точних штучних нейрокомп’ютерних мереж, наближених до біологічних.
Це платформа для спільної роботи щодо верифікації даних, що прискорює наукові відкриття.
Практичне значення цього відкриття:
- Глибоке розуміння роботи мозку. Тривимірна карта охоплює десятки тисяч нейронів та сотні мільйонів синаптичних зв’язків. Вона дозволяє побачити мозок як складну мережу, де нейрони взаємодіють через мільйони зв’язків, що дає уявлення про те, як передаються та обробляються сигнали, формуючи пам’ять, сприйняття та поведінку.
- Допомагає досліджувати механізми пам’яті. Включаючи процеси візерункового заповнення, коли мозок відновлює цілісні спогади за частковими сигналами. Це важливо для вивчення хвороб пам’яті, таких як хвороба Альцгеймера та інші нейродегенеративні стани.
- Розробка нових методів лікування. Детальна карта може стати базою для розробки нових підходів до лікування неврологічних захворювань та травм мозку, дозволяючи таргетувати конкретні нейронні ланцюги та синапси.
Більше цікавого:
- Чи може мозок сприймати імплант як власну частину тіла? Дослідження
- Мозок без тіла і безсмертя — а чи треба нам взагалі «вічне життя»?
- Органоферма в лабораторії або як побудувати справжній мозок
Джерело: Princeton University