Domů     Napěchovaný milimetr: Nejdetailnější mapa lidského mozku
Napěchovaný milimetr: Nejdetailnější mapa lidského mozku
27.8.2024

Mravenčí práce a 10 let výzkumu přivedly vědce z Harvardu a Googlu k průlomovému milníku pro neurovědu – detailní 3D mapě lidského mozku. Pochopitelně ne celého.

I jeden milimetr krychlový má ale co říct o povaze jedné z nejsložitějších věcí, která ve vesmíru existuje.

I po letech soustavného snažení mají neurovědci stále jen mlhavou představu o tom, jak lidský mozek funguje. Nejsou ale zcela bezradní.

Protože v biologii struktura určuje funkci, může být cestou k lepšímu porozumění tomuto orgánu právě konektomika, obor, zabývající se detailním zmapováním komponent mozku a jejich spojení.

Mikroskopická práce

Celý projekt započal před 10 lety, kdy profesor molekulární a buněčné biologie na Harvardově univerzitě, Jeff Lichtman, obdržel malý vzorek mozkové kůry.

Během operace lékaři 45leté pacientce trpící těžkou epilepsií odebrali kousek zdravé tkáně o velikosti menší než zrnko rýže, 1 mm3 spánkového laloku, který je důležitý pro paměť, emoce a pocity.

Vzorek byl zakonzervován, zpevněn pryskyřicí a následně skutečně najemno nakrájen, konkrétně na 5 019 tenkých plátků. „Měřily asi 30 nanometrů, což je zhruba tisícina tloušťky lidského vlasu.

Byly prakticky neviditelné, nebýt toho, že jsme je obarvili těžkými kovy, což je zviditelnilo při elektronovém zobrazování,“ uvedl Lichtman.

Po oskenování každého řezu vysokorychlostním elektronovým mikroskopem, který zachytil buněčné detaily v nanoměřítku, přišla řada na experty z Googlu. Ti měli za úkol z 2D snímků vytvořit 3D rekonstrukcí.

Ještě před pár lety by takový počin vyžadoval úmornou a zdlouhavou ruční práci. Tým vedený neurovědcem Virenem Jainem ale vyvinul umělou inteligenci, která pomocí strojového učení tuto práci zautomatizovala.

Kortikální záhyby a bílá hmota v horizontálním řezu hlavy. FOTO: National Library of Medicine / Creative Commons / volné dílo
Kortikální záhyby a bílá hmota v horizontálním řezu hlavy. FOTO: National Library of Medicine / Creative Commons / volné dílo

Na velikosti nezáleží

Výsledná interaktivní 3D mapa je obrazem lidského mozku v nejvyšším rozlišení, jakého kdy vědci dosáhli. Zahrnuje více než 57 000 mozkových buněk, 230 milimetrů krevních cév a 150 milionů synapsí, sloužících k předávání vzruchů.

V celé své milimetrové kráse obsahuje mamutích 1,4 petabajtů, neboli 1 milion gigabajtů dat. Takovou úložnou kapacitu by dalo dohromady tisíc špičkových notebooků nebo více než 1 miliarda e-knih.

Jedná se o tak velký soubor dat, že jej vědci podrobně nestudovali. Místo toho datovou sadu bezplatně sdílejí online spolu s nástroji pro analýzu a korekturu.

Základní schéma synapse. FOTO: Looie496 / Creative Commons / volní dílo
Základní schéma synapse. FOTO: Looie496 / Creative Commons / volní dílo

Super-synapse

O překvapení přitom nebylo nouze. Za normálních okolností se například úponek synapse chytí pouze sousedního neuronu. Analýza však odhalila vzácná multisynaptická spojení mezi neurony v celém vzorku, které se váží až s 50 body.

„Je to podobné, jako kdyby dva domy v bloku měly 50 samostatných telefonních linek, které je spojují,“ uvedl Jain. Důvod, skrývající se za existencí těchto supersilných synapsí, je stále předmětem výzkumu.

Zvážit se musí také souvislost s epilepsií dárkyně, autoři ovšem naznačují i jiné vysvětlení. „Tato spojení by mohla vysvětlit, jak jsou zakódovány velmi rychlé reakce nebo velmi důležité vzpomínky,“ dodal vědec.

Foto: FOTO: viz popisky. Náhledové FOTO: Erald Mecani / Creative Commons / CC BY-SA 3.0
Související články
Věda a technika
Stejnosměrný versus střídavý: Jak „válka proudů“ definovala moderní elektrotechniku a ovlivnila životy géniů
Na přelomu 19. a 20. století se elektrický proud stal hybnou silou pokroku, avšak otázka, který typ proudu je pro budoucnost efektivnější a bezpečnější, rozdělovala vědeckou i podnikatelskou komunitu. V USA se rozpoutala legendární „válka proudů“ mezi Thomasem Alvou Edisonem, který neústupně obhajoval svůj stejnosměrný proud, a Nikolou Teslou, vizionářem střídavého proudu, který se nakonec […]
Věda a technika
Historie se opakuje: Astronauti „zapomenutí“ ve vesmíru
Ačkoliv dnes již považujeme lety do vesmíru za téměř rutinní záležitost, stále se jedná o riskantní podnik, při kterém se může leccos zvrtnout a životy astronautů se pak ocitnou v nebezpečí. Přesně to se stalo dvěma ostříleným veteránům NASA, Barrymu „Butchovi“ Wilmoreovi a Sunitě „Suni“ Williamsové, kteří uvízli na Mezinárodní vesmírné stanici. Jejich dramatický příběh […]
Věda a technika
Černá skříňka: Klíč k leteckým nehodám
Je to nenápadná, ale důležitá součást letadla. Ale i když se jí říká černá, ve skutečnosti má tato „skříňka“ úplně jinou barvu. Proč? Z velmi praktických důvodů! Pokud vás zajímá, k čemu přesně slouží, co se na ní zaznamenává a co se z údajů dá vyčíst, čtěte dál! Léto je tady a s ním i […]
Věda a technika
Papír: Svůj vynález nemohli skrývat věčně
Dalším převratným vynálezem byl papír, který prý Čína tajila zbytku světa celých šest set let. Vynález papíru totiž pochází z Číny z 2. století našeho letopočtu a je připsán ministru orby císařského dvora panu Cchaj Lunovi. Tento zdánlivě prostý materiál zásadně proměnil šíření vědomostí a informací po celém světě. Od hliněných tabulek po papyrus: Touha […]
reklama
věda a technika
Voyager 1 dál letí vesmírem: Kdy s ním ztratíme spojení?
Zatím nemáme prostředky k tomu, abychom se vydávali do dalekých vesmírných končin. Proto posíláme za sebe na výzvědy průzkumné sondy. Nejvzdálenější z nich už urazila 25 miliard kilometrů! A dobrodružství zatím nekončí… Do vínku dostane příznačné jméno Voyager (doslova Cestovatel) a označení 1. Má totiž ještě jednovaječné dvojče dvojku. Obě sondy tvoří desetiboké tělo, doplněné […]
Kolo: Revoluce v pohybu a obchodu
Pěšky? Raději vozem… Dalším významným objevem v historii lidstva bylo kolo, či spíše jeho uplatnění v každodenním životě. Ačkoliv se nám dnes zdá být samozřejmostí, jeho vynález před tisíciletími zásadně proměnil lidskou společnost, urychlil obchod a umožnil expanzi civilizací napříč kontinenty. Od piktogramu k celosvětovému rozšíření Nejstarší grafická znázornění kola pocházejí ze starověkého města Ur, […]
Záhada železných zubů a zázračné hojení: Neuvěřitelné schopnosti komodského draka
Komodský drak, majestátní ještěr, v sobě skrývá mnohem víc než jen impozantní vzhled. Tento největší žijící plaz na Zemi je obklopen fascinujícími biologickými záhadami, od jeho prehistorického původu až po unikátní fyziologické vlastnosti. Co činí tohoto tvora tak výjimečným? Odhalte s námi tajemství jeho jedovatého kousnutí, neobyčejných zubů a překvapivých schopností, které by mohly inspirovat […]
Krápníky: Pohádková výzdoba jeskyní a jejich pomalý růst
Vstup do jeskyně je jako vstup do pohádkové říše, kde se stropy, stěny a podlahy třpytí tisíci podivuhodných útvarů. Tyto přírodní skvosty, známé jako krápníky, jsou výsledkem tisíciletého působení vody a minerálů, které trpělivě tvoří útvary připomínající rampouchy, sloupy či závoje. Jak vlastně vznikají a jak rychle rostou tyto podzemní umělecká díla? Jak vznikají krápníky, […]
věda a technika
Fascinující zvířata: Holubi – Víc než jen „létající krysy“
Ve městech nás holubi často obtěžují svou přítomností a považujeme je za pouhé „létající krysy“. Vnímáme je jako hlučné a znečišťující tvory, kteří se přemnožili a ztratili svůj původní půvab. Málokdo si však uvědomuje, jak neuvěřitelně složitá, inteligentní a fascinující zvířata to ve skutečnosti jsou. Tito mistři navigace a přežití, kteří žijí po boku člověka […]
Vesmírné vynálezy v naší domácnosti: Jak NASA mění náš každodenní život
Když se řekne NASA, většina lidí si představí kosmonauty, rakety a nekonečný vesmír. Málokdo si však uvědomuje, že inovace a technologie vyvinuté pro dobývání kosmu mají hluboký dopad na náš každodenní život. Od vylepšených plavek, přes pohodlnou paměťovou pěnu až po záchranu životů díky inzulinové pumpě – pojďme se podívat, jak NASA přenesla vesmírný výzkum […]
Penicilin: Nepravděpodobný objev, který zachránil miliony životů
Různé vynálezy umožňují lidem nejen efektivně zabíjet jeden druhého, ale naštěstí i lépe žít. Do té druhé skupiny pak bezesporu patří antibiotika. Objev penicilinu, jednoho z nejdůležitějších léků v historii medicíny, je fascinujícím příběhem náhody, pečlivého pozorování a neúnavné práce, která navždy změnila boj proti infekčním chorobám. Neplánovaná revoluce na laboratorním stole Před objevem antibiotik […]
Za hranicí gravitace: Jak se castells staly symbolem katalánské identity
V pulzujícím Katalánsku existuje tradice, která vzdoruje gravitaci a oslavuje lidskou soudržnost: castells. Tyto dechberoucí lidské věže nejsou pouhou akrobacií, ale hluboce zakořeněným rituálem, který odráží houževnatost a týmového ducha místních obyvatel. Připravte se na cestu do světa, kde je každý jednotlivec klíčovým článkem v živém řetězci a kde se dávná zábava stává mocným symbolem […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz