گروهی از پژوهشگران بینالمللی موفق به ترسیم دقیقترین و کاملترین نقشه مغزی یک پستاندار شدهاند؛ نقشهای که میتواند مسیر علوم اعصاب را برای همیشه تغییر دهد.
به گزارش تکناک، این پروژه که با هدایت طرح MICrONS (مخفف عبارت «هوش ماشینی از شبکههای قشری مغز») انجام شده، نقشهای سهبعدی، بسیار دقیق و حجیم از بخشی از قشر بینایی مغز یک موش را ارائه میدهد.
این نقشه با جزئیاتی شگفتانگیز، اطلاعاتی درباره فعالیت بیش از ۲۰۰ هزار سلول، چهار کیلومتر آکسون منشعب و بیش از ۵۰۰ میلیون ارتباط سیناپسی را در بر دارد. حجم دادههای این پروژه به ۱.۶ پتابایت میرسد و اکنون از طریق بستر آنلاین MICrONS Explorer بهصورت عمومی در دسترس پژوهشگران سراسر جهان قرار گرفته است.
دیوید مارکویتز، هماهنگکننده این پروژه، با اشاره به اهمیت این دستاورد گفت: «پیشرفتهای حاصل از MICrONS لحظهای تاریخی برای علوم اعصاب است؛ بههمان اندازه مهم که پروژه ژنوم انسانی برای زیستشناسی بود.»
پروژهای از شن تا نقشهای سهبعدی
تحقیق از زمانی آغاز شد که دانشمندان، فعالیت نورونهای بخش بینایی مغز موش را در زمان تماشای ویدیوهای خاص بررسی کردند. سپس مؤسسه آلن بافت مغزی مورد نظر را به بیش از ۲۵ هزار برش بسیار نازک تقسیم کرد که ضخامت هرکدام کمتر از موی انسان بود. این برشها با میکروسکوپ الکترونی تصویربرداری شدند. در ادامه، پژوهشگران دانشگاه پرینستون با بهرهگیری از الگوریتمهای یادگیری ماشینی، موفق به بازسازی ساختار سلولی، مسیرهای عصبی و ارتباطات سیناپسی شدند و آن را در قالب مدلی سهبعدی ارائه کردند.
کلی رید، پژوهشگر ارشد این پروژه، در اینباره گفت: «در دل همان تکه کوچک از بافت، معماریای وجود دارد که مانند یک جنگل ظریف و منظم است. ما در دل این بازسازی، میتوانیم نظریههای قدیمی را بیازماییم و به کشفیات تازهای برسیم که پیش از این هرگز دیده نشده بودند.»
کشفی جدید درباره نورونهای مهاری
یکی از یافتههای مهم این پروژه، تغییر نگرش نسبت به عملکرد نورونهای مهاری بود. برخلاف تصور پیشین که این نورونها تنها کاهشدهنده فعالیتهای مغزی شناخته میشدند، نتایج نشان داد که آنها عملکردی پیچیده و هدفمند دارند. برخی از آنها بهصورت گروهی عمل کرده و دستهای از نورونهای تحریکی را مهار میکردند و برخی دیگر بهشکلی دقیق تنها یک نوع خاص از سلولها را تحت تأثیر قرار میدادند. این کشف، توازن ناشناختهای در سطح عملکرد نورونها را آشکار ساخت و نظریههای رایج درباره پردازش اطلاعات در مغز را به چالش کشید.
دروازهای به آینده علوم اعصاب و درمان بیماریها
آندریاس تولیاس، یکی از سرپرستان علمی پروژه، با اشاره به پیامدهای وسیع این دستاورد گفت: «این پروژه نماد آینده علوم اعصاب است. MICrONS پایهای برای ساخت مدلهایی جامع از مغز خواهد بود که سطوح مختلف، از رفتار تا فعالیت نورونی و حتی ابعاد مولکولی را در بر میگیرد.»
علاوه بر بُعد بنیادی، این پژوهش میتواند نقش مهمی در تشخیص و درمان بیماریهایی مانند آلزایمر، اوتیسم و اسکیزوفرنی ایفا کند. پژوهشگران معتقدند که این نقشه میتواند بهعنوان الگوی مغز سالم استفاده شود تا از طریق مقایسه با مدلهای بیماری، محل اختلالات ارتباطی شناسایی شود.
نونو دا کوستا، از محققان مؤسسه آلن، در اینباره اظهار داشت: «اگر شما نقشه مدار یک رادیو را داشته باشید، در موقع خرابی بهتر میتوانید آن را تعمیر کنید. ما اکنون در حال توصیف نقشهای از مغز هستیم که در آینده میتوان آن را با مغزهای بیمار مقایسه کرد و به سرنخهای درمانی رسید.»
پروژه MICrONS، گامی فراتر از مرزهای کنونی علم است؛ تلاشی جسورانه که نهتنها به درک بهتر مغز منجر میشود، بلکه مسیر تازهای برای آینده درمان و درک رفتارهای انسانی میگشاید.
