جزئی‌ترین عکس از مغز انسان که تابه‌حال دیده‌اید_بام وطن

دانشمندان با منفعت گیری از ۱.۴ پتابایت داده تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی، توانستند قسمت کوچک مکعبی مغز انسان را بازسازی کنند. در هر یک میلی‌متر از این فضای میکروسکوپی ۵۷۰۰۰ سلول، ۱۵۰ میلیون سیناپس و ۲۳۰ میلی متر ورید زیاد ظریف قرار دارند.

این پژوهش کار یک دهه تحقیق بوده است و بزرگترین و دقیق‌ترین بازتولید مغز انسان است که به وضوح سیناپس‌ها می‌رسد، ساختار‌هایی که به نورون‌ها اجازه خواهند داد، سیگنال‌ها را بین آن‌ها منتقل کنند.

جف لیچتمن، عصب شناس از دانشگاه هاروارد، می‌گوید: «یک ترابایت، برای اکثر مردم، غول‌پیکر است، اما تنها یک ذره کوچک از مغز انسان هزاران ترابایت است.»

تصویری که یاخته‌های هرمی را مشخص می کند که بر پایه اندازه رنگی شده‌اند

مغز انسان زیاد پیچیده است. در سراسر قلمرو حیوانات، کارکرد‌های تعداد بسیاری از اندام‌های حیاتی کم و بیش یکسان است، اما مغز انسان در یک گروه خاص قرار دارد. این چنین مطالعه آن زیاد دشوار است. حتی در این چنین مقیاس‌های کوچکی اتفاقات بسیاری در مغز رخ می‌دهد.

هر مغز انسان حاوی میلیارد‌ها نورون است که سیگنال‌هایی را از طریق تریلیون‌ها سیناپس، مرکز فرمانی که بدن انسان از آن اداره می‌شود، به بدن ارسال می‌کند.

یک نورون منفرد (سفید) و همه آکسون‌های نورون‌های دیگر که به آن متصل خواهد شد

فهمیدن عمیق‌تر از نحوه کارکرد این اندام زیاد پیچیده، مزایای عمیقی را برای مطالعات ما در رابطه کارکرد و اختلالات مغز، از صدمه تا بیماری روانی تا زوال عقل، به همراه خواهد داشت. برای این منظور، لیختمن و همکارانش روی «کانکتوم» کار می‌کنند؛ نقشه‌ای از مغز و همه سیم‌کشی‌های آن که می‌تواند به فهمیدن بهتر مغز پشتیبانی کند.

توزیع سلول‌ها، رگ‌های خونی و میلین در نمونه

پژوهش این تیم بر پایه مثالای از مغز انسان می بود که از بیماری صرع رنج می‌برده است و در میانه جراحی برای دسترسی به ضایعه عرصه‌ای می بود.

چگالی حجمی سیناپس‌های تحریکی، چگالی حجمی سیناپس‌های بازدارنده، درصد سیناپس‌های تحریکی در لایه‌های گوناگون (کمترین مقادیر ارغوانی و بیشترین مقدار زرد است). نورون هرمی، با سیناپس‌های تحریک کننده (نارنجی) و بازدارنده (آبی) نشان داده شده است

این داده‌ها با تکنیک‌ها و الگوریتم‌های گسترش‌یافته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و به حرف های محققان، «بازسازی سه‌بعدی تقریباً هر سلول و فرآیند در حجم تراز شده» را ممکن کردند.

این بازسازی که «H۰۱» نام دارد، برخی از جزئیات ظریف را در رابطه مغز انسان آشکار کرده است. تیم از دقت به این که گلیا یا سلول‌های غیر عصبی در نمونه از تعداد نورون‌ها ۲:۱ برابر زیاد تر می بود، متعجب شد. شایع‌ترین نوع سلول الیگودندروسیت‌ها بودند، سلول‌هایی که به پوشاندن آکسون‌ها در میلین محافظ پشتیبانی می‌کنند.

هر نورون هزاران اتصال نسبتا ضعیف داشت، اما محققان مجموعه‌های نادر و قدرتمندی از آکسون‌ها را یافتند که توسط ۵۰ سیناپس به هم متصل شده‌اند و آن‌ها دریافتند که تعداد مقداری از آکسون‌ها در حلقه‌های غیر معمول و گسترده قرار گرفته‌اند.

یکی از حلقه‌های آکسونی مرموز

از آنجایی که نمونه از یک بیمار مبتلا به صرع گرفته شده است، اشکار نیست که آیا این ویژگی‌های طبیعی، اما نادر، ویژگی‌های مغز انسان می باشند یا با اختلال بیمار مرتبط می باشند. در هر صورت، این کار وسعت و عمق گسترده شکاف فهمیدن ما از مغز را آشکار کرده است.