دانشمندان نقشه کامل مغز یک پستاندار را ساختند
اقتصاد 100: دانشمندان موفق به نقشه‌برداری کامل از یک میلی‌متر مکعب مغز موش شدند که شامل بیش از ۲۰۰ هزار نورون و نیم تریلیون اتصال سیناپسی است؛ دستاوردی شگفت‌انگیز که راه را برای پیشرفت در علوم اعصاب، هوش مصنوعی و درمان بیماری‌های روانی هموار می‌کند.
انقلاب علمی در نقشه‌برداری مغز
تیمی از دانشمندان پروژه مغز آمریکا، موفق شدند اتصال‌های عصبی بیش از ۲۰۰ هزار نورون را در بخشی از مغز یک موش بازسازی کنند. این حجم کوچک از مغز با اندازه تنها یک میلی‌متر مکعب، نیم تریلیون اتصال سیناپسی را شامل می‌شود. این موفقیت بزرگ نه تنها در حوزه‌ی شناخت ساختار مغز، بلکه در توسعه‌ی فناوری‌های مربوط به هوش مصنوعی و درمان بیماری‌های روانی نیز اهمیت فراوانی دارد.
تلاش‌ها و فناوری‌های پیشرفته
تحقق این دستاورد که زمانی از سوی کریک «غیرممکن» دانسته شده بود، حاصل هفت سال همکاری مستمر بین ۱۵۰ پژوهشگر از سه مؤسسه علمی بوده است. این پروژه با ثبت نورون‌های مغزی بخش کوچکی از قشر بینایی موش آغاز شد، زمانی که موش به تماشای فیلم‌ها و ویدئوهایی از یوتیوب مشغول بود.
در ادامه، مغز موش به لایه‌هایی بسیار نازک‌تر از موی انسان تقسیم شد و هر لایه به‌طور دقیق تصویربرداری شد. این فرایند حساس به مدت ۱۲ شبانه‌روز بدون وقفه انجام شد و در هر مرحله نزدیک به ۳۰ هزار لایه از مکعبی با حجم یک میلی‌متر تهیه گردید.
گام نهایی فرآیند، توسط هوش مصنوعی صورت گرفت که تمامی تصاویر تهیه‌شده را به یک نقشه‌ی سه‌بعدی از سلول‌های مغزی تبدیل کرد. حجم داده‌های تولیدشده به ۱٫۶ پتابایت رسید، چیزی معادل ۲۲ سال فیلم با کیفیت HD. کالمن از مؤسسه علوم مغز آلن درباره این مرحله می‌گوید: «ما مثل کتاب رنگ‌آمیزی فوق‌العاده سختی کار کردیم، با صد میلیون تصویر سه‌بعدی که هر سلول باید با رنگ خاصی مشخص شود.»
یافته‌های علمی و کشف جدید
این نقشه‌برداری دقیق، به شناسایی بیش از ۲۰۰ هزار نورون، چهار کیلومتر شاخه‌ی عصبی و بیش از ۵۰۰ میلیون سیناپس منجر شد. یکی از یافته‌های مهم این پروژه کشف نوعی سلول مهاری به نام «مارتینوتی» است که برخلاف انتظار، فقط به گروه خاصی از نورون‌ها متصل بود. چنین الگویی توجه ویژه‌ای را به سازمان‌دهی دقیق مغز جلب کرد و زمینه‌ای برای فهم «قوانین سیم‌کشی» مغز فراهم نمود.
نقشه‌برداری سلول مارتینوتی که با ارسال سیگنال‌های مهاری، فعالیت سایر نورون‌ها در مغز را کاهش می‌دهد.
چشم‌انداز آینده پژوهش‌های علمی
دانشمندان معتقدند این نقشه فقط آغاز راه است. این پروژه، تنها ۰٫۰۰۰۰۱ درصد از مغز انسان را شامل می‌شود. پژوهشگران در حال آماده‌سازی برای ترسیم نقشه کامل مغز موش هستند، اما این کار حدود ۵۰۰ برابر پیچیده‌تر از پروژه فعلی به نظر می‌رسد و شاید دهه‌ها طول بکشد. با توسعه فناوری‌های جدید، امید است این زمان به کمتر از ده سال کاهش پیدا کند.
کاربردهای گسترده در علوم اعصاب و پزشکی
سؤال مهمی که مطرح می‌شود این است: آیا مطالعه مغز موش می‌تواند به فهم مغز انسان کمک کند؟ دانشمندان پاسخ مثبتی برای این پرسش دارند. ساختار مغز موش و انسان شباهت‌های بسیاری دارد؛ از جمله الگوهای اتصال نورونی و مسیرهای پردازش اطلاعات. این شباهت‌ها امکان پیشرفت درمان‌های مرتبط با اختلالات روانی و عصبی را فراهم می‌کند.
افزون‌براین، محققان بر این باورند که این نقشه‌برداری می‌تواند به درک ویژگی‌های پیچیده‌ای مانند هوش و حتی نظریه‌های مربوط به خودآگاهی کمک کند. دا کوستا معتقد است چنین داده‌هایی می‌توانند نظریات علمی مرتبط با خودآگاهی را مورد آزمایش قرار دهند.
دستاوردی انقلابی در سطح جهانی
درحال‌حاضر، نقشه سه‌بعدی مغز موش در اختیار دانشمندان سراسر جهان قرار گرفته تا بستر پژوهش‌های جدید و مقایسه با سایر گونه‌ها فراهم شود. مقایسه نقشه‌های مغزی گونه‌های مختلف می‌تواند نشان دهد چه سلول‌ها و الگوهایی منحصر به یک گونه هستند و کدام ویژگی‌ها در طول تکامل حفظ شده‌اند. شاید در آینده، پاسخ این سؤال جذاب را بیابیم: چه چیزی از ما انسان می‌سازد؟
شاید فرانسیس کریک درست گفته بود که مطالعه مغز غیرممکن است، اما امروز می‌دانیم که «غیرممکن» فقط چیزی است که هنوز به آن دست نیافته‌ایم.
مجموعه یافته‌های این پروژه در قالب مقالات علمی منتشر شده و گامی جدید در فهم رازهای پیچیده‌ترین عضو بدن انسان برداشته شده است.
منبع: زومیت
