Инновационный метод изучения мозга мыши значительно способствует пониманию функционирования нейронных связей как у животных, так и у людей.
Специалисты из Федеральной политехнической школы Лозанны продемонстрировали новый эффективный способ создания детализированных, биологически реалистичных карт нейронных соединений в мозге мыши. Разработанный метод объединяет экспериментальные данные с математическими моделями и компьютерным моделированием, сообщает Medical Xpress.
Изучение структуры головного мозга является одной из основных задач современной нейронауки. Несмотря на использование самых современных технологий визуализации, создание полных карт, отображающих взаимодействие миллиардов нейронов, остается крайне сложной задачей. Особую трудность представляет выявление связей не только между соседними нервными клетками, но и тем, что находятся на значительном расстоянии друг от друга. Такие карты, именуемые коннектомами, имеют жизненно важное значение для изучения работы мозга и выявления механизмов возникновения заболеваний.
Стандартные методы позволяют получить лишь ограниченное представление о нейронных связях. Поэтому исследователи разработали новый подход к созданию цифрового коннектома. Этот метод предоставляет возможность детально моделировать распространение нейронных связей по всему мозгу, приближаясь к созданию сложных коннектомов, которые могут быть полезны как для научного исследования, так и для медицинской практики. Важным элементом стала мощная вычислительная система, генерирующая искусственные аксоны для воспроизведения характерных паттернов реальных нейронных путей. Эти синтетические аксоны были разработаны так, чтобы соответствовать естественным маршрутам распространения сигналов в мозге, обеспечивая высокую степень сходства полученных моделей с настоящим органом.
Цифровая модель мозга воспроизводит действительную структуру нейронных сетей, включая форму и места ветвления. Моделирование тысяч искусственных аксонов привело к созданию цифрового эквивалента мозга мыши с точно воспроизведенной анатомией нервных путей. Эта модель помогает компенсировать дефицит экспериментальных данных, исследовать механизмы взаимодействия между нейронами и проверять гипотезы о строении мозга, которые невозможно протестировать на живых организмах.
Таким образом, новый подход открывает новые возможности для дальнейшего прогресса в изучении функций мозга. Создаваемые цифровые коннектомы могут использоваться для масштабного моделирования процессов в мозге, проведения экспериментов и открытия новых аспектов неврологических расстройств. Следует отметить, что хотя исследование было проведено на примере мозга мыши, предложенный метод универсален и может быть применен для анализа нейронных сетей и других видов организмов, включая человека, по мере накопления соответствующих данных.
Фото: hi-tech.mail.ru