Разработана новая технология картирования связей в мозге
Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны представили новый эффективный метод создания детальных, биологически правдоподобных карт нейронных соединений в головном мозге мыши. Разработанный подход сочетает экспериментальные данные с математическими моделями и компьютерным моделированием, пишет Medical Xpress.
Понимание устройства головного мозга представляет собой одну из центральных проблем современной нейронауки. Хотя применяются самые современные технологии визуализации, создать исчерпывающие карты, демонстрирующие взаимодействие миллиардов нейронов, остается крайне трудной задачей. Особую сложность вызывает выявление связей не только между близлежащими нервными клетками, но и теми, что расположены на значительном расстоянии друг от друга. Такие карты, называемые коннектомами, имеют важное значение для изучения функционирования мозга и выявления механизмов возникновения болезней.
Традиционные методы позволяют получать лишь ограниченную картину нейронных связей. Именно поэтому ученые разработали инновационный подход к созданию цифрового коннектома. Новый метод позволяет детально моделировать распространение нейронных связей по всему мозгу, приближаясь к формированию сложных коннектомов, пригодных как для научных исследований, так и для медицинской практики. Ключевую роль сыграла мощная вычислительная система, генерирующая искусственные аксоны для воспрозведения характерных паттернов реальных нейронных путей. Эти синтетические аксоны были разработаны таким образом, чтобы соответствовать естественным маршрутам распространения сигналов в мозге, обеспечивая высокую степень сходства полученных моделей с настоящим органом.
Цифровая модель мозга воспроизводит реальную структуру нейронных сетей, включая форму и места ветвлений. Моделирование тысяч искусственных аксонов привело к созданию цифрового эквивалента мозга мыши с точно воспроизведенной анатомией нервных путей. Эта модель помогает компенсировать дефицит экспериментальных данных, исследовать механизмы взаимодействия между нейронами и верифицировать гипотезы об устройстве мозга, невозможные для проверки на живых организмах.
Таким образом, новый подход открывает перспективы для дальнейшего прогресса в изучении функций мозга. Создаваемые цифровые коннектомы могут применяться для масштабного моделирования процессов в мозге, постановки экспериментов и открытия новых аспектов неврологических расстройств. Важно отметить, что хотя исследование проведено на примере мозга мыши, предложенный подход универсален и может быть использован для анализа нейронных сетей и других видов организмов, включая человека, по мере накопления соответствующих данных.
Ранее ученые рассказали, как лечить депрессию с помощью бананов.
