Изучение нейронных цепей мозга — непростая задача, не говоря уже о том, что в настоящее время не существует видимой карты каждого доступного нейрона, синапса и других клеток.
Но времена меняются, и команда ученых из Google и лаборатории Лихтмана Гарварда объединила свои усилия и создала доступную для просмотра трехмерную карту части коры головного мозга в наборе данных H01 .
Усилия команды — это шаг вперед в работе, которую Google и Медицинский институт Говарда Хьюза провели в прошлом году, когда они опубликовали самое крупное изображение в высоком разрешении соединения мозга плодовой мухи. Следующим логическим, но непростым шагом стал человеческий мозг.
Набор данных H01 основан на одном небольшом участке человеческого мозга, включающем данные изображений, которые покрывают примерно один кубический миллиметр мозговой ткани, но это большой шаг вперед в создании нового ресурса для изучения сложного человеческого мозга, а также улучшения и масштабирования лежащие в основе технологии коннектомики, что всегда было целью команды.
И это была кропотливая работа. Набор данных включает десятки тысяч реконструированных нейронов, миллионы фрагментов нейронов, 130 миллионов аннотированных синапсов, 104 корректируемых ячейки и ряд других субклеточных аннотаций и структур — все это можно просмотреть в свободное время в интерфейсе браузера команды Neuroglancer.
Чтобы создать свою карту, ученые взяли образец размером в один миллиметр из височной доли коры головного мозга человека. После окрашивания и нанесения покрытия образец разрезали примерно на 5300 ломтиков толщиной около 30 нанометров. Эти срезы были получены с помощью сканирующего электронного микроскопа с разрешением четыре нанометра. В ходе этого процесса было создано 225 миллионов 2D-изображений, которые были тщательно сшиты вместе для создания единого 3D-объема.
Затем включились алгоритмы машинного обучения, чтобы отсканировать трехмерный образец, определить его различные клетки и структуры, что в конечном итоге привело к набору данных H01 — одной из самых полных карт человеческого мозга в мире.
Одна из самых захватывающих частей проекта заключается в том, что весь набор данных занимает колоссальные 1,4 петабайта хранилища — примерно один миллион гигабайт. И это только для одной крошечной части человеческого мозга.
Предпечатная статья опубликована в bioRXiv .
Иллюстрация: Google / Лаборатория Лихтмана
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК