gov-civil-vilareal.ptGoogle og Harvard forskere opretter 3D -kort over den menneskelige hjerne ved hjælp af 225 millioner billeder
>Demonstrerer, hvor usædvanligt et organ den menneskelige hjerne er, et team af forskere med Google og Harvard University har netop fremtryllet et fantastisk farvekodet kort over næsten 4.000 indgående axoner, der forbinder til et enkelt neuron.
Denne bedøvelse 3D -kort, der kan gennemses som repræsenterer blot en milliontedel af hjernebarken er blevet sammensat ved hjælp af 225 millioner separate billeder og en super computer-knasende 1,4 petabyte data. Hovedmålene med dette projekt var at producere en ny ressource til at studere menneskelige hjerner og at forbedre og skalere de underliggende connectomics -teknologier.
Kortlægning af den indviklede rod af neuroner, synapser og neurologiske celler er i bedste fald en formidabel opgave, men disse flittige ingeniører opnåede beundringsværdige resultater med dette ambitiøse gråstofprojekt for at skabe en slags menneskelig hjerne ledningsdiagram ('connectome') baseret på dets 86 milliarder neuroner forbundet via 100 billioner synapser.
Kredit: Google/Lichtman Laboratory
Tilbage i januar 2020 udgav Google fly hemibrain connectome, en online database, der leverer den morfologiske struktur og synaptiske forbindelse til cirka halvdelen af en frugtfluehjerne. Denne detaljerede database og dens visualiseringsværktøjer har fuldstændig ændret den måde, neurale kredsløb og veje forstås i flyvehjernen.
Nu i et stort fremskridt, Google og Lichtman Lab ved Harvard University har præsenteret en forbløffende model af et mikrosnit i den menneskelige hjerne, der begyndte med en mikroskopisk prøve hentet fra tindingelappen i en human cerebral cortex. Denne skive blev farvet for ekstra visuel klarhed og derefter overtrukket med harpiks for at beskytte og bevare den.
Den kirurgiske prøve blev derefter skåret i cirka 5.300 skiver hver omkring 30 nanometer (nm) tykke. Et scanningselektronmikroskop blev anvendt ved siden af billedet af prøven, med en maksimal opløsning registreret ned til 4 nm. Alt dette resulterede i oprettelsen af 225 millioner todimensionelle billeder, der kunne sys sammen for at vise et enkelt 3D-volumen.
Maskinlæringsalgoritmer scannede omhyggeligt skiven for at identificere de forskellige celler og deres underliggende strukturer. Efter et par passeringer af forskellige automatiserede systemer leverede menneskelige øjne et visuelt redigeringspas for nogle celler for at afgøre, om algoritmerne identificerede dem korrekt eller ej.
Kredit: Google/Lichtman Laboratory
Google har navngivet dette resultat til H01 datasæt , og det betragtes som måske det mest omfattende kort over den menneskelige hjerne, der findes. Indeholder 50.000 celler og 130 millioner synapser, ud over tinier cellesegmenter som axoner, dendritter, myelin og cilia, blev denne opsigtsvækkende gengivelse kun født ved at bruge over en million gigabyte data.
Men det vanvittige element i dette fremskridt er, at Google mærker denne miniatureprøve som kun en milliontedel af volumenet af hele den menneskelige hjerne.
Da Lichtman Lab -teamet skalerer dette behemoth -hjernekort endnu mere i fremtiden, er hele H01 -datasættet tilgængeligt online for forskere og forskere at undersøge, med et fortrykpapir, der viser det tilgængelige arbejde på bioRxiv .
