cette photo Il est peut-être accroché dans une galerie, mais à l’origine, il s’agissait d’une petite partie du cerveau d’une femme. En 2014, une petite partie du cortex cérébral a été retirée d’une femme subissant une opération chirurgicale pour l’épilepsie. Ce réseau millimétrique a aidé des chercheurs de Harvard et de Google à créer le schéma de câblage du cerveau humain le plus détaillé que le monde ait jamais vu.
Des biologistes et des experts en apprentissage automatique ont passé 10 ans à créer le système carte interactive Schéma du tissu cérébral contenant environ 57 000 cellules et 150 millions de synapses. Il montre des cellules s’enroulant sur elles-mêmes, des paires de cellules qui ressemblent à des miroirs et des « objets » en forme d’œuf qui, selon l’étude, ne peuvent être classés. On espère que ces diagrammes très complexes contribueront à faire progresser la recherche scientifique allant de la compréhension des circuits neuronaux humains aux traitements potentiels des troubles.
“Si nous cartographions quelque chose à très haute résolution, examinons toutes les connexions entre différents neurones et les analysons à grande échelle, nous pourrons peut-être identifier les règles de câblage”, a déclaré Daniel Berger, l’un des principaux chercheurs du projet et un expert en connectomique, la science qui étudie la manière dont les neurones individuels se connectent pour former des réseaux fonctionnels. « À partir de là, nous pourrions être en mesure de créer des modèles qui expliquent de manière mécanique comment fonctionne la pensée ou comment la mémoire est stockée. »
Jeff Lichtman, professeur de biologie moléculaire et cellulaire à Harvard, a expliqué que les chercheurs de son laboratoire dirigé par Alex Shapson-Coe ont cartographié le cerveau en prenant des images de tissus subcellulaires à l’aide d’un microscope électronique. Le tissu cérébral de la femme de 45 ans était coloré par des métaux lourds, qui se lient aux membranes lipidiques des cellules. Ceci est fait pour que les cellules puissent être vues au microscope électronique, car les métaux lourds réfléchissent les électrons.
Le tissu est ensuite noyé dans de la résine afin de pouvoir être découpé en tranches très fines, de seulement 34 nanomètres d’épaisseur (à titre de comparaison, une feuille de papier typique a une épaisseur d’environ 100 000 nanomètres). Berger dit que cela a été fait pour simplifier la cartographie – pour transformer un problème 3D en problème 2D. Ensuite, l’équipe a pris des images au microscope électronique de chaque tranche 2D, ce qui équivaut à 1,4 pétaoctets de données.
Lorsque des chercheurs de Harvard ont découvert ces photos, ils ont fait la même chose que la plupart d’entre nous font face à un problème : ils se sont tournés vers Google. Une équipe de géants de la technologie dirigée par Viren Jain aligne les images 2D à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique pour produire des reconstructions 3D avec segmentation automatique, y compris les composants de l’image – par exemple différents types de cellules – qui sont automatiquement différenciés et classés. Une partie de la segmentation nécessite ce que Lichtman appelle des « données de vérité terrain », dans lesquelles Berger (en collaboration avec l’équipe de Google) recrée manuellement certains réseaux pour donner plus d’informations à l’algorithme.
Berger explique qu’avec l’aide de la technologie numérique, ils peuvent voir toutes les cellules de cet échantillon de tissu et leur donner différentes couleurs en fonction de leur taille. Les méthodes traditionnelles d’imagerie neuronale, telles que la coloration d’échantillons avec un produit chimique appelé coloration de Golgi, utilisée depuis plus d’un siècle, masquent certains éléments du tissu neural.
2024-08-19 08:28:16
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