Mapa ludzkiego mózgu coraz bliżej

Ludzki mózg jest najbardziej skomplikowanym organem w naszym ciele. Zawiera 70 miliardów neuronów, z których każdy tworzy połączenia synaptyczne z tysiącem innych neuronów. Łączna długość tych połączeń jest liczona w setkach tysięcy kilometrów. Daje nam to wysoce skomplikowaną trójwymiarową sieć. Do niedawna zadanie wykonania mapy połączeń neuronowych w mózgu było niemal niewykonalnym zadaniem dla badaczy, dostępne techniki były za mało wydajne oraz za wolne, aby wykonać to zadanie w czasie nie przekraczającym dziesiątek, a nawet setek lat.

Przy pomocy dwóch nowych programów komputerowych o nazwach KNOSSOS oraz RESCOP grupa 70 studentów wykonała mapę sieci zawierającej ponad 100 neuronów. Udało im się wykonać to zadanie znacznie szybciej oraz dokładniej, niż za pomocą poprzednich metod.

Każdy neuron jest połączony z około tysiącem innych przy pomocy połączeń zwanych dendrytami oraz aksonami. Komunikują się one między sobą używając sygnałów elektrycznych. Nasz mózg funkcjonuje właśnie dzięki tym połączeniom, których nieodgadniony do tej pory tajemniczy język jest jednym z największych sekretów współczesnej nauki. Najszybsze istniejące superkomputery w chwili obecnej nie radzą sobie z tworzeniem dokładnych map. Dlatego też naukowcy są zmuszeni na obecnym etapie badań do polegania na własnych oczach.

Nawet najmniejsze fragmenty tkanki zawierają tak ogromna liczbę połączeń, że praca nad ich mapowaniem jest bezcelowa. Jedynym rozwiązaniem jest uczestnictwo w badaniach dużej grupy osób. Program RESCOP pozwala właśnie na łączenie wyników przesyłanych przez wiele osób pracujących niezależnie.

Działanie programu przetestowało 70 studentów z Uniwersytetu Heidelberga, którym udało się zrekonstruować w doskonałej jakości sieć ponad 100 neuronów znajdujących się w siatkówce. Program KNOSSOS służy do śledzenia połączeń między neuronami. Jest aż 50 razy szybszy od innych programów znajdujących się obecnie na świecie.

Patryk Solarczyk