Ученые моделируют первые виртуальные нейроны, чтобы лучше понять живой мозг.
«Если мы действительно хотим понять, как устроен человеческий мозг и как структура мозга может дать начало всем нашим умственным способностям, - говорит Эд Лейн, - ничто не заменит изучение человеческого самого мозга». Но есть практическая проблема: «Хотя есть много вещей, которые вы можете изучать в мертвых тканях… если вы хотите понять функцию клеток, функцию цепей, вы должны изучать живой мозг». Конечно, это легче сказать, чем сделать, но Лейн и другие сотрудники Института наук о мозге Аллена придумали решение, которое позволило им создавать удивительные виртуальные клетки мозга.
Все дело в остатках хирургии головного мозга. Когда хирург проходит через мозг, чтобы добраться до патологической области, здоровая мозговая ткань вырезается и выбрасывается - фактически сжигается как медицинские отходы. Это совершенно хорошая мозговая ткань.
Институт Аллена собирал и изучал эти кусочки живого мозга, и в течение последних пяти лет или около того они заключили соглашения с хирургами Сиэтла, которые собирают для них эти «отходы», с разрешения пациентов. «Очень интересно работать с этими тканями, которые участвовали в мыслях и воспоминаниях человека всего за час до этого», - говорит Лейн NPR.
Вернувшись в Институт Аллена, исследователи могут измерить форму и электрические свойства нейронов в этих кусочках ткани и разработать 3D-модели, демонстрирующие их внешний вид и поведение.
Институт Аллена только что опубликовал свои первые модели в открытой общедоступной базе данных типов клеток Аллена. Модели получены из 36 пациентов с 100 реконструкциями, представляющими функцию 300 кортикальных нейронов различных типов.
В конечном итоге база данных будет включать профили экспрессии генов, основанные на всех генах из 16 000 отдельных клеток мозга трех пациентов. (База данных также включает исследования мозга мышей.) То, что сделали ученые Аллена, уже экстраординарно, не в последнюю очередь потому, что любой, у кого есть подключение к Интернету, может получить к нему доступ.
Это только начало, но сразу становится очевидным, насколько полезными могут быть эти модели, по мере их расширения, для изучения и понимания человеческого мозга и важных вещей, которые он контролирует, от болезней мозга как болезнь Альцгеймера, к основным процессам, таким как старение человека. Национальные институты здравоохранения понимают, что это может означать для достижений в исследованиях мозга, и предоставили Институту Аллена пятилетний грант в размере 100 миллионов долларов для продолжения их работы.