Ученые создали наиболее детальную 3D модель мозга человека



    Международная команда ученых, включающая специалистов из Канады и Германии, смогла создать наиболее детальную трехмерную модель мозга, которая, вероятно, сможет помочь в изучении деятельности этого органа. Данная модель доступна (и совершенно бесплатно) для всех желающих. Собирали ее, что называется, по кусочкам, сканируя доли реального мозга человека толщиной всего в 20 микрон. Всего таких частей набралось 7400.

    В результате ученые получили модель 3D изображение мозга, которая в 200 раз точнее любой из существующих альтернативных моделей. Для достижения такой точности мозг человека был помещен в парафин, затем при помощи микротома мозг разделили на очень тонкие доли, толщиной всего 20 микрон (как и было указано выше). Каждую часть сканировали, и затем совмещали получившиеся изображения.

    Сейчас ученые планируют повторить свое достижение, создав трехмерные модели мозга еще нескольких человек, чтобы понять, какие могут быть «разновидности» мозга.

    Для того, чтобы увидеть модель своими глазами, нужно зарегистрироваться по ссылке, после чего бесплатно работать с изображением (ну, или не работать, а просто посмотреть. Возможно, какой-то специалист сможет обнаружить нечто весьма интересное, что позволит ему/ей сделать очередное удивительное открытие.

    Via dvice
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 36

      +2
      > 20 микрон
      Размер тела нейрона — от 4 до 100 микрон, по информации из Википедии. Не означает ли, что они там не только связи между нейронами порезали, но и половину самих клеток? Какой смысл в модели, если не сохранена структура? А если сохранена, то как этого добились?
        +2
        Видимо пользы столько же, как от 3D модели процессора — загружаешь в 3D Max и наслаждаешься красотой.
          +1
          Почему же-почему же?! Можно проследить куда какие нейроны идут и как они связаны с такой детализацией, разве нет?
          +1
          Сейчас еще работает проект «коннектом человека», который строит очень подробную карту мозга с помощью диффузионной тензорной визуализации.
          Думается мне, что детализация на данный момент времени будет похуже, но зато на живом мозге делать можно :)
            0
            конектом (США) и конект (Европа) проекты основаны не только на диффузионных измерениях. Например, связность областей активации полученных с помощью fMRI тоже участвует, есть даже измерения diffusion-functional MRI, где пытаются совместить обе техники.
            детализацию можно увеличить значительно для постмортем мозга, т.к. не будет ограничений на энергию облучения, магнитные градиенты и их скорость изменения, но большого смысла в этом нет пока.
              0
              А ещё времени вагон, не шевелится, кровь не течёт, можно охладить и т.д. и т.п… Смысл всегда есть, вот эти ребята тоже ведь не просто так старались. Наверное чтобы Вам было с чем сравнивать когда сиквенсы тестируете…
                0
                разница в структуре постмортема и живого мозга значительна. Поэтому и да это удобно для сравнения, и да это неcильно помогает.
            +4
            оригинальная статья опубликована в Science
            www.sciencemag.org/content/340/6139/1472
            вот картинка, как там все схематично сделано
            image

            в дополнительных материлах подробно описана процедура
            взят постмортем мозг донара (65 лет женщина) из клиники Дюссельдорфа, зафиксирован в формалине на 5 месяцев.
            Ещё в 2003 году его измерили в томографе (1.5Т, 0.4х0.4х0.8 мм разрешение).
            После этого голову нашинковали на «хлеборезке» (смотрите картинку) и отсканировали на сканере с разрешением в 2400dpi.
            По итогу около 800GBb изображенией. Дальше более или менее стандартные шаги для визуализации отсканированных данных.
            В итоге получена 3D модель, как уже было отмечено данные доступны для всех, каждый может поразглядывать.
              –2
              Суровая наука… тебя нарезали и отсканировали… даже пока не представляю, какая может быть более гуманная технология?
                +11
                Нарезали умерший мозг, в чем негуманность?
                  0
                  Перефразирую вопрос: «Через сколько веков, люди перестанут нарезать умерших и что за технология это будет?»
                    +1
                    Тут уже два раза МРТ упомянули :)
                      0
                      нарезали только, чтобы увеличить разрешение. Техника развивается и in vivo измерения становятся уже близкими к «нарезанию».
                      Например, вон 10 лет назад уже померяли с разрешением полмиллиметра. Сейчас возможно снять измерения с разрешением в 0.1 мм, достаточно близко. Думаю, скоро появятся еще какие то методы, кроме MRI позволяющие заглянуть поглубже.
                +2
                на первой картинке маленькая мышь в голове
                  +2
                  И большой мамонт
                  0
                  Тем временем, праздные обыватели, желающие посмотреть на модель мозга, вызвали сложности у сервиса и теперь модель будет показываться по предварительной записи:

                  Important note! (June 20th, 2013)

                  Because of the high number of requests for accounts,
                  it is possible that it may take several days before
                  your own account is created. Don't despair and be
                  patient, we approve almost all requests, eventually.
                  And thank you for your interest!
                  • UFO just landed and posted this here
                      0
                      Кстати, никто не знает как можно «завещать» свое тело на определенные цели, чтобы в случае смерти его могли незамедлительно использовать в научных исследованиях, а не бездарно скормили червям? Как я понимаю данный мозг долго мариновали, прежде чем распилить, что повлекло за собой необратимые изменения в структуре и отразилось на результатах исследования.

                      И указать права, чтобы была обязанность выложить результаты в общий доступ, а не предоставлять по записи и прочей ереси.
                        0
                        я думаю если к такому заявлению добавить должную толику финансирования, будет и доступ без ереси и opensource исследования…
                          +1
                          Kickstarter же

                          — Goal 1K for freezing dead
                          — Goal 5K for fullscan with MRI
                          — Goal 50K for scan brain in HI-RES with cut technology
                          — Pledge 10$ and get amazing poster with scanned image!
                          — Pledge 50$ and get one brain layer in photo frame!

                          — Goal 100K for decode DNA
                          — Pledge 60$ and get DNA material in a can!
                          — Goal 10M for make clone
                          Pledge 1M and get personal cloned slave
                          • UFO just landed and posted this here
                              0
                              Дык после cut technology эти самые layer и останутся



                              целых 7.5 тысяч штук
                                +1
                                В магазине приходите и говорите — мне вот эту колбаску по 20 мкм порежьте — 40 слайсов…
                                  +1
                                  мозг Докторский, в.с. 420р
                      0
                      Сейчас ученые планируют повторить свое достижение, создав трехмерные модели мозга еще нескольких человек

                      мозг человека был помещен в парафин, затем при помощи микротома мозг разделили на очень тонкие доли

                      Есть желающие?
                        0
                        Теперь осталось распечатать полученную модель на 3D-принтере и подарить мне :3
                          0
                          А как же потенциалы нейронов? Это то же самое, что получить схему микропроцессора со связями между логическими элементами, только без указания где NAND, NOR, XOR и пр.

                          ДНК надо копать — как мозг формирует первичную структуру в процессе роста эмбриона, как работают регуляторные белки нейронов в процессе обучения нейронной сети. К тому же на работу мозга значительное влияние оказывают нейромедиаторы.
                            0
                            Вы не поверите давно копают, например, уже выявляют химические вещества, влияющие на направление движения нейронов в эмбрионе, хотя конечно осталось множество вопросов. И сказать что только ДНК это определяет я бы не спешил. Изучают уже давно как происходит ликвидация лишних нейронов у эмбриона, если они не задействованы в связях нервной системы, а природа все делает с запасом, поэтому получапется что нейронов образуется у эмбриона в несколько раз больше нужного. Относительно потенциалов нейронов. По-моему они не очень вам помогут поянть что происходит: сам потенциал действия нейрона, то есть когда он возбужден и потенциал покоя, когда нейрон находится в режиме ожидания неочень сильно отличаются у разных типов нейронов. Причина здесь в том что хоть типы связей у нейронов разные, но тело клетки и само устройство отростков клетки-аксонов и дендритов везде примерно одинаково. Безусловно электрохимические процессы нейрона очень сложны, что доказывает постоянная эволюция моделей, описывающих активность нейрона. Раньше модель синапса Хебба, которая предполагала два входа на нейрон и зависимость его активации от этих двух входов активно исползовалась, а сейчас представления стали много сложнее о межнейронных связях, хотя модель Хебба вполне рабтотспособна в отдельных случаях. В изучении межнейронных связей не столько сами по себе потенциалы их важны сколько пара медиатор и рецептор на поверхнности нейрона, отвечающий на медиатор. Кроме того здесь нужно учитывать меелиновую оболочку нейрона, вещество меелин является «изолятором» в нервной системе кроме всего прочего и то какова меелиновая оболчка нейрона определяет скорость прохождения сигнала. Я просто к тому все это написал, чтоб вы знали-ваши мысли вполне верны и все давно уже исследуют :)
                              0
                              Небольшое дополнение к вопросу о закладке нервной системы человека и не тоолько: безусловно что наследственность и ДНК здесь имеют первоочередную роль, однако современная генетика знает механизмы изменения и передачи наследственности, не изменяющие ДНК это уже к эпигенетике надо обращаться за разъяснениями.
                                0
                                Так набор синтерзируемых белков полностью определяется ДНК. Отклонения вносят рандомный фолдинг белков и внешние факторы (ионизирующее излучение, температура, концентрация поступающих в организм микроэлементов итп)

                                У меня сейчас представление о развитии мозга следующее: хотя правила «развертки» мозга и закодированы в ДНК, всё же этот процесс уникальный у каждого организма и разворачивает мозг «примерно как надо» и закладывает потенциал «обучаемости» мозга.
                                Например у родителей алкоголиков с их мутациями мозг ребенка получается с плохой обучаемостью, так как развернулся не по «шаблону», а у ребенка здоровых родителей есть все шансы стать полноценным человеков. За редким исключением мозг развивается не по шаблону в сторону большей обучаемости — так получаются гении и талантливые люди.

                                Ну а обучение естественно полностью зависит от «учителя» (как и в искуственных нейронных сетях). То есть если мозг развернулся с хорошей обучаемостью, а носитель этого мозга попал в среду обезъян, то и получится из него обезъяна, хоть и талантливая.
                              +1
                              Насчет ДНК все же не торопитесь, эпигенетика не зря кушает свой хлеб. Конечно нельзя представлять дело в духе Ламарка потренировали орган и получили супермозг\некий новый орган Х, но дело запключается в том что то как будут гены экспрессироваться (синтез белка или РНК на основе информации гена) определяется вовсе не только ДНК, а и внешними механизмами организма. Сама экспрессия гена может быть подавлена организмом, а может быть внесены существенные измекнения все тем же организмом в процессе экспрессии, так что при единой генетической основе нейронов, мы получаем разные типы нейронов(мотонейрон имеет существенные отличия от того же вставочного по количеству связей и милиеновой оболчке). А уже упомянутый процесс уничтожения «запасных» нейронов осуществляется аналогично не на уровне ДНК, а эпигенетическим механизмами судя по всему.

                              Относительно «шаблонов» аналогично не все просто: у родителей алкоголиков ребенок может конечно получить сильнейшие искажения развития мозга, но не из-за генетических мутааций, а именно из-за воздействия средовых факторов на химические процессы установления связей между нейронами и т.д. Хотя мутации ДНК весьма вероятно + к указанным обстоятельствам. Здесь так же не стоит забывать о том что мозг «дозревает» еще весьма длительное время и после рождения и развитие «носителя» как вы выразились напрямую зависит от того какая информация поступает ребенку, какие жизненные обстоятельства его окружают, так как это «дозревание» мозга связано с доформированием мозговых систем и обедненная среда развития может приводить к тому что сам носитель будет недоразвит.

                              Ддоразвитие мозга же после рождения идет у всех примерно по шаблону, и у гениев в том числе, но гениям в силу либо случайности, либо целеенаправлекннности родителей удается получить достаточный импульс для развития нужных областей мозга в период наибольшей гибкости развития той или иной области мозга, то есть тогда когда у нее формируется связи в какой-либо зоне мозга. Так что здесь правильнее говорить о том что получил ли ребенок нормальную среду постродового развития, которая могла бы дать мозгу материал для «форсирования» своих областей или же у него такой среды нет. Если такая среда есть, то ребенок выстрелит рано или поздно, так как среда даст импульс развития зон мозга нужных для той или иной деятельности. Я бы не стал приписывать повышенную талантливость или способности, разве кроме случая гениальности, каким-то особенностям развития мозга как физиологической системы. Сама способность непросто проявляется, а именно появляется уже тогда, когда чисто биологическая часть работы по развитию завершена. Хотя и на чисто биологической фазе развития ЦНС в утробе матери было показано влияние раздражителей внешней среды на развитие мозга. Способность штука динамическая. Так что не ДНК едимным даже при закладке ЦНС и уж тем более в дальнейшем ходе ее развития.
                                0
                                в эту теорию невписывается известный факт, что первые дети зачастую намного умней (по крайней мере по стандартным тестам), чем последующие.
                                Пару лет назад была даже статья в Nature на эту тему.
                                0
                                Могу ошибаться, но психогенетике насколько мне известно подобный факт неизвестен. И здесь еще надо учитывать что сами стандартные тесты подвержены многим интересным эффектам, которые заставляют к ним относится с большой осторожностью, так как например по ним же получается что с каждым поколением дети все умней и умней. Называется это эффектом Флинна Однако объясняется он совсем иным: натаскиванием детей в школах и дошкольных учережденяих на тесты, вот и получается что ребенок к ним все лучше адаптируется.
                                0
                                Более подробно изучу статью завтра, пока же я прочел объяснение от исследователей причин такого эффекта и любопытно что они не ссылаются именно на наследственность, а ссылаются на факторы общей и разделенной среды детей, такие как родительское внимание и т.д. Более того в последнем абзаце ученые замечают что нельзя говорить что старшие дети умнее, так как младшие имеют чувство большей защищенности благодаря старшим детям, а потому у них большие возможности самопознания. Вообщем никакого такого решающего фактора наследственнгсти из этого исследования на данный момент я не увидел, но завтра онакомоюсь с материалом подробнее. И на всякий случай, ваша ссылка не открылась у меня с текстом, а запросила авторизацию и вообще браузер обвинил ее в проблемах с сертификатом, пришлось читать статью отсюда: www.livescience.com/6852-birth-order-affects-childs-intelligence-personality.html

                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.