Самый большой и детальный карта мозга мухи
Ученые из Janelia и Google создали самую полную карту мозга мухи, определив миллионы связей между 25 000 нейронов. Теперь схема связей всего мозга достижима.
Исследователи достигли критической вехи: они проследили путь каждого нейрона в части мозга самки плодовой мушки, названной «полумозгом» (hemibrain). Карта охватывает примерно треть мозга мухи по объему, включая области, контролирующие обучение, память, обоняние и навигацию. Это крупнейшая и наиболее детальная карта мозга мухи из когда-либо созданных.
- Масштаб: 25 000 нейронов и более 20 миллионов нейронных связей.
- Доступность: Проектная группа FlyEM предоставляет все данные и инструменты для работы с ними бесплатно.
- Цель: Полная коннектома (схема связей) всей нервной системы мухи планируется к 2022 году.
Технологический прорыв
Задача, которую 15 лет назад считали почти невозможной, стала осуществимой благодаря сочетанию передовых технологий:
- Совершенная микроскопия: В специальной защищенной комнате восемь микроскопов FIB-SEM (сканирующая электронная микроскопия с фокусированным ионным пучком) непрерывно, слой за слоем, сканируют мозг. Процесс сбора данных для одного мозга занимает месяцы и генерирует около 100 терабайт информации.
- Искусственный интеллект от Google: Алгоритмы машинного обучения, в частности flood-filling network, автоматически отслеживают разветвленные отростки нейронов на изображениях, значительно ускоряя процесс. Сотрудничество с Google сделало проект более чем в 10 раз быстрее.
- Человеческая проверка: Несмотря на мощь алгоритмов, финальное слово остается за командой из почти 50 человек-корректоров в Janelia. Они вручную проверяют и исправляют ошибки автоматической сегментации, используя человеческое понимание и «здравый смысл».
Значение для науки
Получение детальной нейронной карты открывает новую эру в нейробиологии:
- Ученые смогут напрямую изучать сети, отвечающие за память, принятие решений и поведение.
- Это первый случай, когда можно рассмотреть организацию нервной системы со 100 000 нейронов на синаптическом уровне.
- Как и расшифровка генома, этот проект закладывает фундаментальную основу для будущих открытий.
«Это изменит способ, которым люди занимаются нейробиологией», — говорит Герри Рубин, вице-президент HHMI и исполнительный директор Janelia, который поддерживал этот проект более десяти лет.