جزئی‌ترین تصویر از مغز انسان که تابه‌حال دیده‌اید!

دانشمندان با استفاده از 1.4 پتابایت داده های میکروسکوپ الکترونی توانستند بخش مکعبی کوچکی از مغز انسان را بازسازی کنند. در هر میلی متر از این فضای میکروسکوپی 57000 سلول، 150 میلیون سیناپس و 230 میلی متر ورید بسیار ظریف وجود دارد.

به گزارش سرگرمی روز، این تحقیق نقطه اوج یک دهه تحقیق است و بزرگترین و دقیق ترین بازتولید مغز انسان برای رسیدن به وضوح سیناپس ها است، ساختارهایی که به نورون ها اجازه می دهند سیگنال ها را بین خود منتقل کنند.

جف لیختمن، عصب‌شناس دانشگاه هاروارد می‌گوید: «یک ترابایت برای بیشتر مردم غول‌پیکر است، اما تنها یک بخش کوچک مغز انسان هزاران ترابایت است».

تصویری که سلول های هرمی را با رنگ بندی اندازه نشان می دهد

مغز انسان بسیار پیچیده است. در سراسر قلمرو حیوانات، عملکرد بسیاری از اندام های حیاتی کم و بیش یکسان است، اما مغز انسان در گروه خاصی قرار دارد. همچنین یادگیری آن بسیار دشوار است. حتی در چنین مقیاس های کوچکی، چیزهای زیادی در مغز اتفاق می افتد.

هر مغز انسان حاوی میلیاردها نورون است که سیگنال هایی را از طریق تریلیون ها سیناپس به بدن می فرستند، مراکز فرمانی که بدن انسان از آنجا کنترل می شود.

یک نورون منفرد (سفید) و تمام آکسون های نورون های دیگر که به آن متصل می شوند

درک عمیق تر از نحوه عملکرد این اندام بسیار پیچیده، مزایای عمیقی برای مطالعات ما در مورد عملکرد و اختلالات مغز، از آسیب تا بیماری روانی تا زوال عقل، خواهد داشت. برای این منظور، لیختمن و همکارانش روی “کانکتوم” کار می کنند. نقشه ای از مغز و تمام ارتباطات آن که می تواند به ما در درک بهتر مغز کمک کند.

توزیع سلول ها، رگ های خونی و میلین در نمونه

تحقیقات این تیم بر اساس یک نمونه مغزی از یک انسان مبتلا به صرع است که در طی عمل جراحی برای دسترسی به ضایعه زمینه ای مورد استفاده قرار گرفت.

تراکم حجمی سیناپس های تحریکی، تراکم حجمی سیناپس های بازدارنده، درصد سیناپس های تحریکی در لایه های مختلف (کمترین مقدار بنفش و بیشترین مقدار زرد است). یک نورون هرمی با سیناپس های تحریک کننده (نارنجی) و بازدارنده (آبی)

به گفته محققان، داده‌ها با تکنیک‌ها و الگوریتم‌های توسعه‌یافته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند که امکان بازسازی سه بعدی تقریباً هر سلول و فرآیند در حجم تراز شده را فراهم می‌کرد.

این بازسازی که H01 نام داشت، جزئیات دقیقی را در مورد مغز انسان فاش کرد. تیم از توجه به اینکه گلیا یا سلول‌های غیر عصبی در نمونه از نورون‌ها با ضریب 2:1 بیشتر بود، متعجب شدند. شایع ترین نوع سلول، الیگودندروسیت ها هستند، سلول هایی که به پوشاندن آکسون ها در میلین محافظ کمک می کنند.

هر نورون هزاران اتصال نسبتاً ضعیف داشت، اما محققان دسته‌های نادر و قدرتمندی از آکسون‌ها را یافتند که با 50 سیناپس به هم متصل شده‌اند و دریافتند که تعداد کمی از آکسون‌ها در حلقه‌های غیرعادی و گسترده قرار گرفته‌اند.

یکی از حلقه های مرموز آکسون

از آنجایی که نمونه از یک بیمار مبتلا به صرع گرفته شده است، مشخص نیست که آیا اینها ویژگی های طبیعی اما نادر مغز انسان هستند یا مربوط به اختلال بیمار هستند. در هر صورت، وسعت و عمق عظیم شکاف در درک ما از مغز را آشکار کرد.