تم إنشاء أكبر عملية إعادة بناء ثلاثية الأبعاد لجزء من الدماغ البشري

قد يكون القماش القابل للتمدد بالملليمتر المكعب غير ذي أهمية. ولكن إذا علمت أن هذا المربع الصغير يحتوي على 57000 قطعة، 230 ملليمترًا من الهياكل العظمية و150 مليونًا من السجلات التي تحتوي على 1400 تيرابايت من البيانات في الحقيبة، وقد حقق الباحثون من هارفارد وجوجل تقدمًا هائلاً.

القائد هارفارد تحت قيادة جيفا ليختمانا، أستاذ علم الأحياء الجزيئي والكلي جيريمي ر. وقد أنشأ نولزا، الذي كان اسمه مؤخرًا كلية الآداب، بالتعاون مع مصادر جوجل، مجموعة خاصة اليوم من إعادة بناء الإنسان البالغ من العمر ثلاثة أعوام في ظل نظام سينابيتيكي، موضحًا بالتفصيل كل التفاصيل

يعد هذا الإنجاز، الذي نُشر في مجلة Science، الأحدث في تعاون دام قرابة عقد من الزمان مع علماء Google Research الذين يجمعون بين المجهر الإلكتروني Lichtmann وخوارزميات الذكاء الاصطناعي للترميز اللوني وإعادة بناء الأسلاك العصبية المعقدة للغاية للثدييات. كان المؤلفون الثلاثة الأوائل للورقة البحثية هم ألكسندر شابسون-كو، الباحث السابق في جامعة هارفارد، وميخال جانوسزيوسكي من مركز أبحاث جوجل، ودانييل بيرجر، الباحث في جامعة هارفارد.

الهدف النهائي للتعاون، الذي تدعمه مبادرة BRAIN التابعة للمعاهد الوطنية للصحة، هو إنشاء خريطة عالية الدقة للاتصال العصبي لدماغ الفأر بالكامل، والتي ستتطلب بيانات أكثر بنحو 1000 مرة من تلك التي تم الحصول عليها من مليمتر مكعب واحد من قشرة الدماغ البشرية.

تبدو كلمة "شظية" ساخرة. فالتيرابايت هو كمية هائلة بالنسبة لمعظم الناس، ولكن شظية من دماغ بشري - مجرد قطعة صغيرة جدًا من دماغ بشري - لا تزال آلاف التيرابايت."

جيف ليختمان، أستاذ علم الأحياء الجزيئي والخلوي في جيريمي ر. نولز

تكشف أحدث خريطة في مجلة Science عن تفاصيل بنية الدماغ التي لم يتم ملاحظتها من قبل، بما في ذلك شبكة متفرقة ولكنها قوية من المحاور العصبية المتصلة بواسطة ما يصل إلى 50 مشبكًا عصبيًا. لاحظ الفريق أيضًا بعض السمات الموجودة في الأنسجة، مثل وجود عدد صغير من المحاور التي تشكل حلزونات واسعة النطاق. ونظرًا لأن عينتهم مأخوذة من مريض مصاب بالصرع، فإنهم غير متأكدين مما إذا كانت هذه التكوينات غير العادية مرضية أم أنها ببساطة نادرة.

مجال بحث ليشتمان هو "علم الاتصال"، والذي يسعى، مثل علم الجينوم، إلى إنشاء كتالوجات كاملة لبنية الدماغ وصولاً إلى الخلايا الفردية والوصلات. ستضيء مثل هذه الخرائط المكتملة الطريق إلى فهم جديد لوظيفة الدماغ والأمراض التي لا يزال العلماء يعرفون عنها القليل جدًا.

تتيح خوارزميات الذكاء الاصطناعي الحديثة التي تقدمها Google إمكانية إعادة بناء أنسجة المخ ورسم خرائط لها في ثلاثة أبعاد. كما قام الفريق أيضًا بتطوير مجموعة من الأدوات المتاحة للعامة والتي يمكن للباحثين استخدامها لاستكشاف الشبكة العصبية والتعليق عليها.

"نظرًا للاستثمارات الضخمة التي تم إنفاقها في هذا المشروع، كان من المهم تقديم النتائج بطريقة يمكن للآخرين الاستفادة منها الآن،" قال زميل أبحاث Google، فيرين جاين.

سيستهدف الفريق بعد ذلك منطقة في قرن آمون الفأر، وهي منطقة مهمة لعلم الأعصاب لدورها في الذاكرة والأمراض العصبية.