Avans spectaculos despre creier, considerat imposibil: a fost creată cea mai detaliată hartă neuronală din istorie

Un proiect științific de amploare, desfășurat pe parcursul a aproape un deceniu, a reușit să realizeze ceea ce odinioară părea imposibil: prima hartă tridimensională completă și precisă a unei porțiuni din creierul unui mamifer. Mai exact, este vorba despre un milimetru cub de țesut cerebral prelevat din cortexul vizual al unui șoarece de laborator – o fărâmă de materie cerebrală de dimensiunea unui grăunte de nisip, dar cu un potențial uriaș pentru înțelegerea funcționării minții, scrie CNN.

Un univers în miniatură: miliarde de conexiuni în câțiva milimetri

Harta neuronală realizată de cercetătorii de la Institutul Allen pentru Știința Creierului, Colegiul de Medicină Baylor și Universitatea Princeton dezvăluie forma, activitatea și funcția a peste 84.000 de neuroni, conectați prin 500 de milioane de sinapse. În total, țesutul conținea aproximativ 5,4 kilometri de „fire” neuronale, adică de 1,5 ori lungimea Central Park-ului din New York – totul concentrat într-un singur milimetru cub.

Această realizare a fost posibilă printr-o combinație între microscopie avansată, procesare automatizată, inteligență artificială și validare umană. Datele obținute, în valoare de 1,6 petaocteți, echivalentul a 22 de ani de video HD, sunt deja disponibile publicului prin proiectul MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks).

Mai jos, un VIDEO ilustrează o hartă 3D extrem de precisă a unui milimetru cub de țesut cerebral, care dezvăluie forma, funcția și activitatea a 84.000 de neuroni din creierul unui șoarece.

Ce se duce obligatoriu la cimitir de Izvorul Tămăduirii pentru sufletul celor adormiți. Lista completă

Horoscopul zilei de vineri, 25 aprilie 2025. Zodia care trebuie să evite conflictele, nu aduc nimic bun

De la Matrix la sinapsă: cum s-a creat harta

Pentru a înregistra activitatea neuronală, cercetătorii au stimulat vizual șoarecele cu scene din filme celebre precum The Matrix și Mad Max: Fury Road, dar și cu videoclipuri cu sporturi extreme, în timp ce animalul alerga pe o bandă. Ulterior, creierul a fost eutanasiat, secționat în peste 28.000 de felii ultrafine, iar fiecare felie a fost fotografiată cu precizie. A urmat reconstrucția tridimensională și segmentarea neuronală asistată de AI – un proces meticulos care continuă și azi.

Această reprezentare a hărții 3D evidențiază peste 500 de milioane de sinapse.

Conectomul: un „Google Maps” al creierului

Această hartă a dat naștere unui concept esențial pentru viitorul neuroștiinței: conectomul, adică rețeaua completă de conexiuni neuronale dintr-o regiune cerebrală. Potrivit cercetătorilor, conectomul oferă o viziune unificată asupra modului în care celulele creierului colaborează și poate reprezenta cheia înțelegerii funcțiilor superioare ale gândirii, percepției și luării deciziilor.

„Este începutul transformării digitale a științei creierului”, a declarat profesorul Sebastian Seung de la Princeton. Informațiile disponibile acum în câteva secunde ar fi necesitat, în trecut, ani întregi de cercetare individuală.

De la șoarece la om: cât de departe putem merge?

Deși realizarea este uriașă, ea acoperă doar 1/500 din volumul total al creierului unui șoarece, ceea ce subliniază complexitatea imensă a creierului mamiferelor. Următorul pas, spun cercetătorii, este cartografierea completă a creierului de șoarece – un obiectiv ambițios, dar posibil în următorii ani.

În ceea ce privește creierul uman, însă, provocările sunt de alt ordin. Având un volum de aproximativ 1.500 de ori mai mare, reconstrucția sa la același nivel de detaliu implică obstacole tehnologice, etice și logistice considerabile. Totuși, urmărirea anumitor trasee neuronale, cum ar fi axonii, este un obiectiv pe termen mediu.

Mai jos se poate vedea o animație care prezintă toate cele 1.800 de celule de-a lungul unei singure coloane din cortexul vizual al creierului unui șoarece. Credit: Tyler Sloan, Quorumetrix Studio

Aplicații medicale: o nouă cale pentru înțelegerea bolilor neurologice

Unul dintre cele mai promițătoare rezultate ale acestui proiect este utilizarea hărții neuronale în cercetarea bolilor neurodegenerative precum Alzheimer, Parkinson sau schizofrenia. Prin compararea rețelei neuronale a unui creier sănătos cu cea a unui creier afectat de boală, cercetătorii pot înțelege mai bine unde apar „scurtcircuitele” neurologice.

„Dacă ai un radio stricat și schema circuitului, ai șanse mai mari să-l repari. Noi tocmai am oferit acea schemă”, a spus dr. Nuno Maçarico da Costa, de la Institutul Allen.

Această hartă nu este doar o realizare științifică spectaculoasă, ci și o promisiune pentru viitorul medicinei și al înțelegerii minții umane. Ce odinioară părea imposibil a devenit realitate – iar frontierele neuroștiinței tocmai s-au extins dramatic.