Elkészült az eddigi legátfogóbb agytérkép: így működik valójában az emlősök agya
Amerikai tudósok forradalmi 3D-s térképet készítettek egy egér agyának egyetlen parányi részletéről, ami áttörést hozhat a neurológiai betegségek megértésében.
Egy köbmilliméternyi agy, ami az egész világot megmutatja
A tudósok most először alkották meg az emlősök agyának legátfogóbb neurális kapcsolati térképét, amely egy egér látókérgének egy porszemnyi darabját ábrázolja. A térkép 84 000 neuront, félmilliárd szinapszist és 5,4 kilométernyi idegsejtkábelt követ nyomon elképesztő részletességgel.
A háromdimenziós rekonstrukció új megértést adhat az agy szerveződéséről, a különböző sejttípusok együttműködéséről, és fontos betekintést nyújthat olyan neurológiai állapotokba, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór, az autizmus vagy a skizofrénia.
Dr. David Markowitz, az amerikai IARPA volt programmenedzsere a kutatást a „neurológia vízválasztó pillanatának” nevezte, amelynek hatása hasonló lehet a Humán Genom Projekt forradalmi eredményeihez.
Hogyan készült a világ legpontosabb agytérképe?
A MICrONS nevű projekt három amerikai kutatóintézet közös munkájával valósult meg:
A texasi Baylor College of Medicine tudósai speciális mikroszkópokkal rögzítették az egér agyi aktivitását, miközben különféle filmeket és YouTube-videókat nézett.
Az Allen Institute kutatói az agyszövetet 25 000 rendkívül vékony szeletre vágták, mindegyik csupán az emberi hajszál vastagságának 1/400-ad része volt. Ezután elektronmikroszkópokkal készítettek nagyfelbontású képeket minden egyes szeletből.
A Princeton Egyetem csapata mesterséges intelligencia és gépi tanulás segítségével állította össze a sejtek és kapcsolatok háromdimenziós modelljét.
Az eredmény egy 1,6 petabájtos adathalmaz lett – ami megfelel 22 évnyi folyamatos HD videónak. Így született meg az agytérkép.
Új sejttípusok és meglepő felfedezések
Dr. Clay Reid, az Allen Institute neurobiológusa így fogalmazott:
„Ebben a parányi pontban egy teljes erdőnyi finom architektúra rejlik.”
A kutatás során a tudósok új sejttípusokat is azonosítottak, valamint egy új gátlási elvet fedeztek fel. Korábban úgy vélték, hogy a gátló sejtek egyszerűen csökkentik más sejtek aktivitását. Az új eredmények szerint azonban ezek a sejtek rendkívül szelektívek abban, hogy mely más sejtek aktivitását csökkentik, így a gátlás valójában összehangolt hálózati működést eredményez.
Dr. Nuno da Costa, az Allen Institute kutatója szerint:
„Ha eltörik egy rádió, és van hozzá áramköri rajzod, könnyebben meg tudod javítani. Ugyanez igaz az agy esetében is.”
A most elkészült agytérkép egyfajta Google-térkép vagy útmutató, amely alapján a jövőben összehasonlíthatjuk az egészséges és a beteg állatok agyi hálózatait.
Egy új korszak kezdete az idegtudományban
A MICrONS-projekt eredményeit a Nature című rangos tudományos folyóiratban publikálták. A szakértők szerint ezzel megnyílt az út ahhoz, hogy a jövőben sokkal pontosabban megértsük, hogyan kommunikálnak az agysejtek, és miért borulhat fel ez a kommunikáció olyan betegségek során, amelyek ma még gyógyíthatatlannak számítanak.
