Google και Χάρβαρντ αποκαλύπτουν τον πιο λεπτομερή χάρτη του ανθρώπινου εγκεφάλου που έγινε ποτέ

.

Πριν από δέκα χρόνια, ο Δρ Jeff Lichtman - καθηγητής μοριακής και κυτταρικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ - έλαβε ένα μικρό δείγμα εγκεφάλου στο εργαστήριό του.

Αν και μικροσκοπικό, το 1 κυβικό χιλιοστό του ιστού ήταν αρκετά μεγάλο ώστε να περιέχει 57.000 κύτταρα, 230 χιλιοστά αιμοφόρων αγγείων και 150 εκατομμύρια συνάψεις.

«Ήταν λιγότερο από έναν κόκκο ρυζιού, αλλά αρχίσαμε να το κόβουμε και να το κοιτάμε και ήταν πραγματικά όμορφο», είπε.

«Όμως, καθώς συγκεντρώναμε τα δεδομένα, συνειδητοποίησα ότι απλώς είχαμε κάτι μπροστά μας, πολύ περισσότερο

από ό,τι μπορούσαμε να χειριστούμε».

Τελικά, ο Lichtman και η ομάδα του κατέληξαν με 1.400 terabytes δεδομένων από το δείγμα - περίπου το περιεχόμενο για πάνω από 1 δισεκατομμύριο βιβλία.

Τώρα, μετά τη δεκαετία στενής συνεργασίας της ομάδας του εργαστηρίου με επιστήμονες της Google, αυτά τα δεδομένα έχουν μετατραπεί στον πιο λεπτομερή χάρτη δείγματος ανθρώπινου εγκεφάλου που δημιουργήθηκε ποτέ.

300 εκατομμύρια εικόνες

Το δείγμα εγκεφάλου προήλθε από ασθενή με σοβαρή επιληψία. Είναι τυπική διαδικασία, είπε ο Lichtman, να αφαιρείται ένα μικρό τμήμα του εγκεφάλου για να σταματήσουμε τις κρίσεις και στη συνέχεια να κοιτάξουμε τον ιστό για να βεβαιωθούμε ότι είναι φυσιολογικός.

«Αλλά [το δείγμα] ήταν ανώνυμο, οπότε δεν ήξερα σχεδόν τίποτα για τον ασθενή, εκτός από την ηλικία και το φύλο του», είπε.

Για να αναλύσουν το δείγμα, ο Lichtman και η ομάδα του το έκοψαν πρώτα σε λεπτές τομές χρησιμοποιώντας ένα μαχαίρι με μια ακμή λεπίδας από διαμάντι.

Τα τμήματα στη συνέχεια ενσωματώθηκαν σε μια σκληρή ρητίνη και κόπηκαν ξανά σε πολύ λεπτές φέτες.

«Περίπου 30 νανόμετρα, ή περίπου το 1.000ό του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας. Ήταν ουσιαστικά αόρατα, αν δεν τα είχαμε χρωματίσει με βαρέα μέταλλα, τα οποία τα έκαναν ορατά όταν κάναμε απεικόνιση ηλεκτρονίων», είπε.

Η ομάδα κατέληξε με αρκετές χιλιάδες φέτες, οι οποίες μαζεύτηκαν με μια ειδική ταινία, δημιουργώντας ένα είδος ταινίας φιλμ: «Αν τραβήξετε μια φωτογραφία καθενός από αυτά τα τμήματα και ευθυγραμμίσετε αυτές τις εικόνες, θα έχετε ένα τρισδιάστατο κομμάτι του εγκεφάλου σε μικροσκοπικό επίπεδο».

Τότε οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι χρειάζονταν βοήθεια για τα δεδομένα, επειδή οι προκύπτουσες εικόνες θα καταλάμβαναν σημαντικό χώρο αποθήκευσης.

Ο Lichtman γνώριζε ότι η Google εργαζόταν πάνω σε έναν ψηφιακό χάρτη του εγκεφάλου μιας μύγας, που κυκλοφόρησε το 2019, και διέθετε τον κατάλληλο υπολογιστή για τη δουλειά. Ήρθε σε επαφή με τον Viren Jain, έναν ανώτερο ερευνητικό επιστήμονα της Google, ο οποίος εργαζόταν στο έργο της μύγας.

Among approximately 86 billion neurons in the brain