Neurolodzy z uniwersytetu na Florydzie opracowali zaawansowaną technologicznie metodę mapowania mózgu, która ich zdaniem może pomóc w wyjaśnieniu choroby Alzheimera, autyzmu i zaburzeń pokrewnych oraz dać nadzieję na skuteczniejsze metody leczenia urazowych uszkodzeń mózgu.
Zespół z Uniwersytetu Południowej Florydy (USF) Laboratorium Rozwoju Słuchu i Przewodnictwa Wykorzystuje rzeczywistość wirtualną (VR) i sztuczną inteligencję do stworzenia wizualnej osi czasu w wysokiej rozdzielczości przedstawiającej podróż miliardów neuronów w rozwijających się mózgach nowonarodzonych myszy.
Zaawansowana technologia obrazowania zapewnia złożone widoki 3D chronologii wczesnego powstawania mózgu, które są analizowane przez istniejące modele sztucznej inteligencji w dużych językach i analizowane pod kątem zmian. Gryzonie mają podobne typy neuronów i połączenia jak ludzie.
Nauka skupia się na Puchar jest trzymanyNajwiększy terminal nerwowy w mózgach wszystkich ssaków, który przetwarza dźwięk. Dysfunkcja słuchu została powszechnie uznana za źródło objawów zaburzeń, w tym autyzmu, które często prowadzą do upośledzenia społecznego i poznawczego.
„Te informacje mogą pomóc nam zrozumieć poważne zaburzenia rozwojowe, które występują, gdy mózg nie rozwija się prawidłowo na wczesnym etapie” – powiedział dr George Spiro, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Południowej Florydy, który porównał obrazy z planem działania.
„To tak, jakbyś miał na przykład trasę z Nowego Jorku do Chicago i ktoś skręcił w Cleveland. Możesz dowiedzieć się, dlaczego są tam pewne rampy, których nie powinno tam być, wrócić i je naprawić”.
„Możemy znaleźć wskazówki dotyczące niektórych zaburzeń rozwojowych. Czy w przypadku urazowego uszkodzenia fizycznego lub zwyrodnienia neurologicznego możemy podsumować rozwój?”
„Jeśli uda nam się oszukać część mózgu, aby pomyślała, że ewoluuje i musi wyhodować więcej synaps, mogłoby to być lekarstwo. Bez pełnego sukcesu w tej dziedzinie są to tylko spekulacje, ale z pewnością wydają się prawdopodobne”.
Programy wirtualnej rzeczywistości Stworzony przez Spiro, który ma ponad czterdziestoletnie doświadczenie w badaniach mózgu, wykorzystuje je do badania neuronów uchwyconych na obrazach, analizując synapsy, w których się łączą i komunikują. Rozwój układu nerwowego u ssaków był przedmiotem szeroko zakrojonych badań, ale nigdy nie osiągnął takiego łącznego poziomu rozdzielczości czasowej i przestrzennej – stwierdził.
„Pomiędzy czwartym a piątym miesiącem ciąży liczba neuronów w układzie nerwowym eksploduje niemal wykładniczo, a synapsy powstają w tempie około miliona na sekundę, co jest niesamowitą liczbą, biorąc pod uwagę, że u dorosłego człowieka istnieje około 100 bilionów synaps. ludzkiego mózgu” – stwierdził.
„Platforma VR importuje ogromne ilości danych, a następnie jest w stanie je obejrzeć i zrozumieć w 3D. Na ekranie 2D nie da się tego zrobić.
Oprócz strukturalnego podobieństwa do ludzkiego mózgu, nowonarodzone myszy wykorzystuje się w badaniach, ponieważ oferują swego rodzaju mikrokosmos ludzkiej ciąży, powiedział Spiro.
„W wieku dwóch dni koniec nerwu zaczyna rosnąć, w wieku czterech dni rośnie, a w wieku sześciu dni rośnie jego większość” – powiedział.
„To, co robi mózg, przypomina grę w muzyczne krzesła. Neurony przekarmiają się, a następnie zostają przycięte, jak gdyby ktoś zabrał krzesło i ktoś wypadł z gry w wieku sześciu lat, a następnie w wieku dziewięciu lat dnia życia wszystko jest gotowe.” Tak jak u osoby dorosłej.
„Myszy rodzą się bardzo niedojrzałe, więc mniej więcej pierwszy tydzień u myszy odpowiada czasowi spędzonemu w macicy człowieka”.
Projekt USF, realizowany we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, Oregon Health & Science University i Uniwersytetu Północnej Karoliny w Chapel Hill, został częściowo sfinansowany z grantu w wysokości 3,3 miliona dolarów przyznanego przez National Institutes of Health (NIH). ).
W 2013 roku ówczesny prezydent Barack Obama ogłosił ambitne przedsięwzięcie w zakresie mapowania ludzkiego mózgu pod nazwą Brain Initiative (Badania mózgu poprzez rozwój innowacyjnych neurotechnologii), w ramach którego przekazał początkowo 100 milionów dolarów z funduszy federalnych, które zostaną rozdzielone za pośrednictwem Narodowych Instytutów Zdrowia i Krajowych Instytutów Zdrowia. .. Nauki narodowe.
Ponad dekada postępu Następnie przeprowadzono badania neurologiczne, które znalazły odzwierciedlenie poza faktycznym parasolem federalnym. W ostatnich latach i miesiącach ogromne znaczenie zyskały eksperymenty finansowane ze środków prywatnych, takie jak eksperyment Neuralink stworzony przez Elona Muska, w ramach którego sparaliżowany pacjent był w stanie kontrolować komputer za pomocą chipa wszczepionego mu do mózgu, zanim pojawiły się niepowodzenia.
„Inne firmy robią to samo, a nawet lepiej, badając ludzką tkankę mózgową na podstawie zabiegów neurochirurgicznych, a to jest nowa generacja”. [of research]„Ale na dorosłych” – powiedział Spiro.
„Rozpatrywane przez nas ramy czasowe, które w rzeczywistości obejmowałyby cztery piąte może sześciu miesięcy ciąży, jeszcze nie osiągnęły. Wiąże się to z całym szeregiem problemów i nie chciałbyś podjąć leczenia zdrowotnego stanowisko i przeprowadzić eksperyment, który może zmienić bieg rozwoju.”
„Więc to, co zrobimy z tymi modelami myszy, będzie przez jakiś czas najlepszym podejściem w nauce. To, czego nie wiemy, staje się jaśniejsze, a jest to dziedzina, która się rozwija”.
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
