11:55 ص
الأربعاء 22 مايو 2024
رسم الباحثون خريطة لشريحة صغيرة من الدماغ البشري على نطاق غير مسبوق، مع تفاصيل واضحة لكل خلية دماغية، أو خلية عصبية، والشبكات المعقدة التي تشكلها مع الخلايا الأخرى.
تكشف خريطة الدماغ الرائدة، التي أنشأها باحثون من جامعة هارفارد وجوجل، عما يقرب من 57000 خلية عصبية، و(230 ملم) من الأوعية الدموية و150 مليون مشبك عصبي، أو نقاط الاتصال بين الخلايا العصبية.
وقال الدكتور جيف ليشتمان، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والخلوية بجامعة هارفارد والذي شارك في قيادة المشروع الذي استمر 10 سنوات، إنه لم يصدق الخريطة التفصيلية عندما رآها لأول مرة. وقال لمجلة لايف ساينس: “لم أر شيئًا كهذا من قبل”.
الدماغ البشري هو عضو معقد، إذ يحتوي على حوالي 170 مليار خلية، بما في ذلك 86 مليار خلية عصبية. سبق للباحثين إلقاء نظرة خاطفة على الدماغ بمقياس المليمترات باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). وفي الآونة الأخيرة، كشفت تقنيات الفحص المجهري المتقدمة عن تفاصيل على نطاق أصغر بكثير، ما أدى إلى تحسين فهمنا لأعمال الدماغ الداخلية.
والآن، باستخدام طرق الفحص المجهري ونظام الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي، أنشأ ليشتمان وزملاؤه خريطة ثلاثية الأبعاد من قطعة من الدماغ بمقياس نانومتر، أو جزء من المليون من المليمتر. يقدم هذا صورة للعضو بأعلى دقة حققها العلماء على الإطلاق.
ترسم هذه الخريطة قطعة صغيرة من الدماغ يبلغ حجمها حوالي 1 ملليمتر مكعب، أي أصغر من حبة الأرز. إن دماغ الشخص البالغ أكبر بمليون مرة.
أخذت العينة من جزء الدماغ من امرأة تبلغ من العمر 45 سنة خضعت لعملية جراحية في الدماغ لعلاج الصرع. وأزال الأطباء القطعة من القشرة الدماغية، الجزء الخارجي من دماغها. وبعد تثبيت العينة في مواد حافظة، صبغها الباحثون بالمعادن الثقيلة لمساعدتهم على رؤية الخلايا. ثم دمجوا النسيج في الراتنج وقطعوه إلى أكثر من 5000 شريحة، يبلغ سمك كل منها حوالي 30 نانومتر.
وقال ليشتمان: “هذا يعادل حوالي جزء من الألف من سمك خصلة الشعر”. ومسح الفريق كل شريحة باستخدام مجهر إلكتروني عالي السرعة، يستخدم حزما متعددة من الإلكترونات لإضاءة الخلايا في العينة. ثم أرسلوا البيانات المجهرية إلى Google لمزيد من التحليل باستخدام الذكاء الاصطناعي.
استخدم باحثو جوجل نماذج التعلم الآلي لإنشاء عرض ثلاثي الأبعاد ثم ربطوا الصور معًا إلكترونيًا لإعادة بناء العينة بأكملها. تحتوي الخريطة النهائية ثلاثية الأبعاد على كمية هائلة من البيانات تبلغ 1.4 بيتابايت، أو مليون جيجابايت.
وقال فيرين جاين، أحد كبار العلماء في جوجل والذي شارك في قيادة المشروع: “إن كمية وتعقيد البيانات التي أنشئت في هذا المشروع تتطلب قدرة جوجل على تطوير أحدث خوارزميات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي لإعادة بناء الشبكة العصبية ثلاثية الأبعاد”.
تحتوي الخريطة التفصيلية للعلماء على عدة مفاجآت. على سبيل المثال، وجدوا أن بعض الأسلاك العصبية الخارجة، أو المحاور، ملفوفة في عقد، وتشكل دوامات وصفها جاين بأنها “غامضة ولكنها جميلة”. كما وجد الفريق أيضًا روابط نادرة بين الخلايا العصبية، حيث تم ربط محاور عصبية مفردة بما يصل إلى 50 مشبكًا عصبيًا.
قال جاين لمجلة لايف ساينس: «ما زلنا نحقق في وظيفة هذه الاتصالات، لكنها يمكن أن تفسر كيفية تشفير الاستجابات السريعة جدًا، أو الذكريات المهمة جدًا».
وأشار ليشتمان إلى أنه من غير المرجح أن تبدو عينات أنسجة المخ المأخوذة من أي شخصين متماثلة تمامًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الطريقة التي يربط بها الدماغ نفسه تعتمد على تجارب الفرد.
اقرأ أيضا:
بالصور: اكتشاف تاريخي لجيمس ويب.. العثور على المادة الأولى للحياة
زلزال علمي يهز العالم.. أجمل 15 صورة من جيمس ويب في 2022
كشف لغز أعمدة الخلق.. صورة جديدة من جيمس ويب (صور)
22 صورة أثارت جنون العالم: عالمنا أكبر من كل تخيلاتنا
27 صورة ساحرة.. جيمس ويب يواصل كشف أسرار الكون