Китайская академия наук сообщила о создании крупнейшей цифровой реконструкции мышиного мозга. Модель состоит из более чем 6 тыс. отдельных нейронов префронтальной коры и их проекций (аксонов и дендритов). Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

Single-neuron projectome of mouse prefrontal cortex

Prefrontal cortex (PFC) is the cognitive center that integrates and regulates global brain activity. However, the whole-brain organization of PFC axon projections remains poorly understood. Using single-neuron reconstruction of 6,357 mouse PFC projection neurons, we identified 64 projectome-defined subtypes.
https://www.nature.com/articles/s41593-022-01041-5

С использованием технологии оптической визуализации исследователи из Центра передового опыта в области наук о мозге и интеллектуальных технологий (CEBSIT) отсканировали 161 мышиный мозг. Ученые идентифицировали 6 357 отдельных нейронов префронтальной коры головного мозга этих млекопитающих и определили их морфологию (строение и форму). Авторы работы выявили 64 подтипа нейронов на основе сходства строения их аксонов.

Исследователи изучили пространственное распределение отдельных подтипов нейронов в различных областях префронтальной коры и слоях головного мозга. Полученные данные были визуализированы на карте. Ученые проанализировали сеть соединений внутри префронтальной коры и воссоздали ее в виде трехмерной модели с высоким разрешением.

Пример визуализации отростков двух отдельных нейронов. Источник: CEBSIT

Как отмечают ученые, реконструкция сети аксонов головного мозга на уровне отдельных клеток является крайне сложной задачей, которая требует последовательного создания высококачественных трехмерных снимков отдельных нейронов. Каждый такой снимок весит несколько ТБ. Этот крайне трудоемкий и сложный процесс, который занимает огромное количество времени.

Для решения этой задачи исследователи разработали программу Fast Neurite Tracer (FNT), которая в полуавтоматическом режиме осуществляет сканирование отростков отдельных нейронов на основе анализа данных лазерной микроскопии.

Пример визуализации отростков пяти отдельных нейронов. Источник: CEBSIT

Информационное взаимодействие между отдельными областями коры головного мозга обеспечивается при помощи аксонов — длинных отростков нейронов. Как отмечают исследователи, нейроны разных подтипов, как правило, участвуют в различных функциях мозга. Поэтому для понимания принципов функционирования мозга важное значение имеет изучение различных подтипов нейронов и их внутренних связей.

Ученые подчеркивают, что префронтальная кора — это центр, ответственный за высшие когнитивные функции мозга, в том числе процессы принятия решений, рабочую память и внимание. Нарушения в работе этой области могут вызвать различные нервно-психические заболевания. Аксоны тянутся от нейронов префронтальной коры почти во все остальные области мозга, в том числе в другие участки коры, полосатое тело, таламус, средний и задний мозг.

<

p data-ce-tag=»paragraph»>Источник: https://hightech.fm/2022/04/06/mouse-brain-model