Powstał najdokładniejszy komputerowy model fragmentu mózgu [WIDEO]

Harvard University wraz ze specjalistami z Google komputerowo odtworzyli strukturę 1 mm wycinka kory mózgowej człowieka. Ten niewielki fragment mózgu zajął aż... 1,4 petabajtów pamięci (1 433,6 TB) - informuje PAP.

Kiedy w 2020 roku wspomniany zespół stworzył bazę danych online i wizualizację z synapsami (połączenia między neuronami) połowy mózgu muszki owocowej naukowcom zamarzyło się, aby pójść o krok dalej. Tym razem udostępniono podobny, komputerowy model fragmentu kory mózgowej człowieka.

Kora mózgowa to obszar odpowiedzialny za wyższe funkcje poznawcze, takie jak myślenie, pamięć, planowanie, czy mowa. Jej dokładne poznanie może więc pomóc w zrozumieniu działania mózgu, jego zaburzeń i otworzyć drogę do nowych metod ich leczenia, które zrewolucjonizowałyby medycynę.

Wspomniany cyfrowy model obejmuje zaledwie 1 mm sześcienny tkanki (ok. jedną milionową objętości całego mózgu), ale w komputerze zajmuje - bagatela - 1,4 petabajta danych. Powstał na podstawie ponad 200 mln obrazów tkanki mózgu wykonanych z pomocą mikroskopu elektronowego, z rozdzielczością aż 4 nm. Lwią część analizy mikroskopowych obrazów wykonała sztuczna inteligencja, jednak - ponieważ nie radziła sobie ze wszystkim - część pracy naukowcy musieli wykonać ręcznie.

Materiału do badań dostarczyli specjaliści Massachusetts General Hospital w Bostonie, którzy w trakcie operacyjnego leczenia epilepsji czasami usuwają niewielkie fragmenty mózgu, aby dotrzeć do głębiej położonych warstw. Trójwymiarowa symulacja zawiera kilkadziesiąt tysięcy neuronów i 130 mln synaps oraz obejmuje wszystkie warstwy mózgowej kory.

Jak twierdzą jej twórcy, jest to największa rekonstrukcja fragmentu mózgu o takiej liczbie szczegółów. Badacze pracują już nad metodami tworzenia większych modeli. Jedno z wyzwań polega na kolosalnych wymaganiach odnoście komputerowej pamięci. Na przykład symulacja całego mózgu myszy byłaby 500 razy większa, nie mówiąc już mózgu człowieka. Naukowcy opracowują więc m.in. nowe metody usuwania informacyjnego szumu oraz kompresji danych z pomocą sztucznej inteligencji. Modele mają służyć specjalistom zajmującym się badaniami mózgu, więc ogromna ilość informacji wymagać będą także nowych metod dostępu do danych i korzystania z nich.

Źródło: PAP/Google/tkb