Давняя мечта нейробиологов — построить как можно более точную карту человеческого мозга — стала ещё ближе. Группе учёных из Исследовательского центра Юлих (Германия) вместе с коллегами из других научных центров Германии и Канады удалось создать трёхмерный мозговой атлас повышенной точности. По словам Дэвида ван Эссена из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США), этот мозговой атлас так же похож на те, что были до него, как новейшие географические карты на карты эпохи Великих географических открытий.


Учёные использовали старый метод нарезания мозга на тончайшие слои с последующим анализом и сравнением этих срезов. Объектом исследования послужил мозг 65-летней женщины, из которого в итоге получилось 7 400 срезов, толщиной меньше человеческого волоса. Затем для каждого среза делали «портрет» с помощью микроскопа, и эта часть работы заняла в общей сложности 1 000 часов и дала 10 трлн байт данных. Совмещением изображений мозговых срезов в единый трёхмерный мозг занимались, разумеется, суперкомпьютеры, у которых ушло на это несколько лет.

В результате удалось построить карту мозга с разрешением в 20 мкм. Это в 50 точнее, чем существующие на сегодня разметки мозга, разрешение которых в среднем не превышает 1 мм. Результаты работы опубликованы в свежем выпуске журнала Science.

Мозг состоит из множества нейронов, отличающихся друг от друга по размеру и форме, от треугольной до круглой; при этом по-разному упакованы в разных участках мозга — где-то плотнее, где-то нет, где-то с одним рисунком упаковки, где-то с другим. И всё это как-то связано с функциями разных зон. Теперь, с новой трёхмерной картой, исследователи смогут более-менее точно сопоставить нейроанатомические особенности мозга с его функциями и с молекулярно-генетическими реакциями.

Создание атласа мозга, который получил название BigBrain, было частью колоссального международного проекта Human Brain Project, рассчитанного на 10 лет и нацеленного на разработку компьютерной модели человеческого мозга. Теперь BigBrain можно использовать для сравнения с ним любых нейробиологических данных. Тут, правда, есть одна проблема: исследователи построили карту мозга конкретного человека, а не среднестатистическую карту, по которой можно сказать, что есть норма, а что — отклонение от неё. Так что нейробиологам предстоит долгая аналитическая работа, в которую будут вовлечены многие крупные научные центры, вроде Алленовского института исследований мозга (США), чтобы понять, как разные данные соотносятся друг с другом, какие из них сугубо индивидуальны, а какие можно считать общими.

Сейчас авторы BigBrain собираются сделать такую же карту для «мозга №2», но есть опасения, что количество данных для обработки превзойдёт возможности любого суперкомпьютера. Впрочем, технологии не стоят на месте. Возможно, специалисты, картирующие мозг, откажутся от старого доброго нарезания на тончайшие слои в пользу менее трудоёмкого метода, с помощью которого мозг можно сделать абсолютно прозрачным.

Подготовлено по материалам Исследовательского центра Юлих и Nature News. Изображение на заставке материала принадлежит Shutterstock.