Pertama disusun sebuah atlas lengkap otak manusia dengan resolusi sel 1 μm / pixel

Beberapa gambar dari atlas otak manusia. Gambar: Allen Institute for Brain Science

Mengetahui struktur anatomi otak manusia secara rinci sangat penting untuk memahami fungsinya. Atlas referensi yang ada tidak berkualitas tinggi: mereka memiliki resolusi yang relatif rendah atau tidak lengkap, atau kekurangan penjelasan struktur. Untuk waktu yang lama, atlas otak manusia lebih rendah daripada atlas otak cacing, lalat, dan tikus dalam kualitas, resolusi spasial, dan kelengkapan. Ini karena keterbatasan teknis karena ukuran dan kompleksitas otak manusia yang sangat besar. Tak perlu dikatakan, jika atlas seratus tahun yang lalu masih sering digunakan dalam pengobatan.

Adalah baik bahwa pelanggan seperti pendiri Microsoft Paul Allen tetap di dunia. Setengah miliar dolar yang diinvestasikan dalam proyek penelitian otak manusia telah membuahkan hasil.

Para ilmuwan dari Allen Institute for Neuroscience (Allen Institute for Brain Science) mengisi celah ilmiah yang besar - dan menyiapkan atlas digital otak manusia yang paling lengkap dan terinci hingga saat ini . Itu dikompilasi oleh neuroimaging, pemeriksaan histologis resolusi tinggi dan chemoarchitecture otak seorang wanita berusia 34 tahun (seperti yang Anda tahu, otak wanita secara struktural dan fungsional tidak berbeda dari pria).

Untuk menyusun atlas, kami harus menggunakan pencitraan resonansi magnetik, pencitraan difusi-tertimbang (difusi MRI) dan 1356 lempeng anatomi besar ukuran belahan otak untuk imunohistokimia (IHC) dan penelitian menggunakan metode Nissl dengan resolusi sel, yaitu 1 μm / piksel.

Awal tahun ini, para peneliti di Human Connectome Project mengumumkan pembuatan atlas otak manusia . Mereka menyusun gambar yang diperoleh MRI pada 210 orang dewasa. Tetapi gambaran seperti itu bahkan tidak dapat dibandingkan dengan atlas terperinci dari seorang wanita di tingkat sel, yang dikompilasi di Allen Institute for Neuroscience.

"Ini adalah atlas paling lengkap secara struktural sampai saat ini, dan kami berharap ini akan berfungsi sebagai referensi referensi untuk otak manusia dalam berbagai disiplin ilmu," kataEd Lein, Ph.D. dan peneliti di Allen Institute for Neuroscience. Di masa depan, atlas ini akan berguna sebagai referensi dasar untuk menumpangkan peta otak manusia lainnya, termasuk peta fungsional atau peta komposisi seluler otak. Ini adalah semacam kerangka tunggal untuk mengintegrasikan banyak studi ilmiah, menggabungkan berbagai jenis data pada otak manusia.

Atlas tersebut mencakup gambar yang sepenuhnya beranotasi dari 862 struktur otak, termasuk 117 traktat (jalur saraf) dalam materi putih dan beberapa struktur baru yang terisolasi secara cyto dan chemoarchitecturally. Anotasi ini, diperoleh dari lempeng anatomi dan studi Nissl, juga dipindahkan ke gambar MRI yang sesuai, di mana otak masih secara umum, tidak dipotong.


Atlas otak manusia.Ilustrasi: Institut Allen untuk Ilmu Otak

Di korteks baru (neokorteks), para peneliti membatasi area yang terpisah: alur, belitan, dan bidang Broadman yang dimodifikasiuntuk menggabungkan bidang anatomi makroskopik dan bidang chemoarchitectural mikroskopis menjadi sebuah struktur tunggal.

Untuk membuat ontologi otak yang lengkap dan secara tepat membedakan daerah-daerah individual dalam penampang, para ilmuwan Institut Allen harus mengembangkan pemindai baru yang mampu memindai dengan mikrometer resolusi tipis pada bagian-bagian jaringan seukuran belahan otak penuh.

Para ilmuwan telah melakukan pekerjaan dengan baik. Atlas otak wanita yang diciptakan oleh mereka sangat rinci sehingga memungkinkan cukup akurat menentukan area struktural yang sesuai di otak orang lain menurut MRI.

Sebuah atlas digital otak yang interaktif, disusun di Allen Institute for Neuroscience, tersedia secara bebas untuk komunitas ilmiah di seluruh dunia. Di situs, itu terintegrasi dengan atlases ekspresi gen yang ada dikompilasi di lembaga yang sama.

Digital atlas dalam formatnya sangat berbeda dari atlas klasik. Format interaktif memungkinkan Anda untuk "melakukan perjalanan" melalui otak, mengubah skala dari makroskopik menjadi mikroskopis - dari seluruh bagian otak ke neuron tertentu. Pada saat yang sama, atlas berisi informasi yang benar-benar akurat dari karya ilmiah yang telah ditinjau.


Allen Institute of Neuroscience adalah lembaga penelitian swasta yang didirikan oleh Paul Allen, salah satu pendiri Microsoft. Filantropis telah menginvestasikan lebih dari setengah miliar dolar dalam proyek ilmiah untuk menyusun atlas otak manusia. Proyek ini disebut Proyek Manhattan Medis .

Proyek Medis Manhattan harus membantu untuk memahami bagaimana proses pemikiran seseorang terjadi: "Sebagai mantan programmer, saya sangat tertarik dengan cara kerja otak manusia, bagaimana informasi sebenarnya diproses," kata Allen dalam sebuah wawancara. - Bahkan setelah masuk sedikit lebih jauh ke dalam neurologi, Anda mulai memahami bahwa semuanya saling berhubungan. Yaitu, otak mencoba menggunakan segala sesuatu yang mungkin: penglihatan, pendengaran, pengalaman masa lalu. Semua ini digunakan oleh otak untuk menghitung apa yang harus dilakukan hewan (apakah itu tikus atau manusia). "

Idealnya, atlas otak manusia akan membantu untuk memahami hal yang paling penting - apa itu kesadaran.


Sebuah artikel ilmiah diterbitkan dalam jurnal Journal of Comparative Neurology (doi: 10.1002 / cne.24080). Sebenarnya, atlas setebal 350 halaman menempati seluruh edisi majalah ini.

Source: https://habr.com/ru/post/id397783/