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
Krvavá tečka za leteckou přehlídkou: 543 raněných, 28 mrtvých dětí
Na letišti Sknyliv nedaleko Lvova se 27. července 2002 tlačí více jak 10 000 zvědavých diváků. Je krásná sobota 27. července 2002. Ukrajinské letectvo dokáže nad hlavami fascinovaných návštěvníků vykouzlit skutečné divy akrobacie. Slaví se totiž výročí 14. sboru ukrajinského letectva.   Z ranveje se právě odlepuje dvoumotorový stíhací letoun schopný plnit mise za každého […]
Věda a technika
Sport ve víru moderních technologií: Spravedlivé oko či nabíjecí míč!
Mocně se odrazí ze skokanského můstku a v mžiku ho skryje vodní hladina. Trenér nevěřícně kroutí hlavou a civí na stopky. Když jeho svěřenec dohmátne v rekordním čase, mají o oba jasno. Za nadlidský výkon mohou nové plavky! Fotbalové Mistrovství Evropy, které se letos koná v Německu a proběhne na přelomu června a července, klepe na dveře. Rozruch […]
Věda a technika
Tragédie v Sacramento: Zmrzlina s pachutí smrti
Nalézáme se 5 km od centra kalifornského Sacramenta, na letišti Sacramento Executive Airport. Zvědavým očím se zde právě chystá představit proudový stíhací letoun Canadair Sabre Mk 5. Má to ale dva velké háčky…   Stroj byl vyřazen z provozu již roku 1961. O 10 let později je prodán, a teď, roku 1972, 24. září v […]
Věda a technika
Krutá tečka za zlatou érou Zeppelínů: Stačí 34 sekund a Hindenburg shoří!
Expedice Umberta Nobileho se pomalu vrací z výpravy k Severnímu pólu. 25. května 1928 bude mít smůlu – vzducholoď Italia ztroskotá na Špicberkách! Nakonec se podaří zachránit jen polovinu z 16 účastníků expedice. To štěstí bude mít Nobile i náš krajan, fyzik a spisovatel František Běhounek (1898–1973). Píše se rok 1783. Bratři Montgolfierové oslní svět […]
reklama
záhady a tajemství
Tajuplná Éllóra: Největší náboženský komplex světa?
Z vozu seskočí osmiletý hoch. Otec ho poprvé vzal sebou na dlouhou kupeckou pouť do Ellóry. K náboženskému centru se tu brzy přidruží i kupecký středobod cest. „Nádhera, viď?“ poplácá ho otec po zádech. Chlapcův zrak těká z jedné stavby zapuštěné do země na druhou. Nevzmůže se ani na odpověď.   Drahokamy, koření, cukrová třtina, […]
Záhadná smrt doktora Fausta: Měl vazby i k naší zemi?
V den své smrti prý učinil doktor Faust ke svým studentům univerzity v německém Wittenbergu neobyčejné prohlášení. Oznámil jim totiž, že už před celou řadou let prodal svoji duši i své tělo ďáblu… Znetvořené Faustovo tělo Nyní se měl blížit okamžik, kdy tato ďábelská smlouva dojde svého naplnění. Pověst praví, že v den jeho smrti […]
Doly krále Šalamouna: Kde leží bájná země Ofir?
Afrika je v polovině devatenáctého století neprobádaný kontinent. Když desetiletý Karl Mauch (1837–1875) dostane k narozeninám veliký atlas, ohromí jej prázdnota Afriky. Neprobádaný kontinent, který slibuje velká tajemství a spoustu dobrodružství. Chlapec jejímu kouzlu naprosto propadne a hltá jednu knihu za druhou. Včetně starých rukopisů. „Mezi zlatými doly vnitrozemských plání stojí pevnost tvořená z kamenů nezměrné velikosti, které […]
Inkové: Obětují bohům v horách i u stolů
Život je pro nás nejvyšší hodnotou. Děláme pro jeho zachování psí kusy, dokonce i v beznadějných situacích. V dějinách však najdeme kultury, považované dokonce historiky za civilizované a vyspělé, které neváhají zabít člověka, aby měli bohové radost. Dlouho se věří, že Inkové jsou hlavně mírumilovní zemědělci, kteří si na lidské oběti nepotrpí. I když zůstává […]
zajímavosti
Cibule, královna kuchyně, lék i prostředek k věštění?
Cibule je bezesporu nejpoužívanější zeleninou. Přípravu některých pokrmů si bez ní již ani nedokážeme představit. Obsahuje mnoho zdraví prospěšných látek, což bylo zjištěno už hluboko v minulosti. Navíc prý slouží i jako prostředek pro předpovídání budoucnosti… Cibule dodává energii, svěžest a vitalitu. Ve středověku sloužila spolu s česnekem jako prevence při morových epidemiích a ještě […]
Proč máme „kliku“?
Jen o chlup jste se vyhnuli hrozícímu nezdaru? Všechno nakonec dopadlo dobře, i když už to málem bylo jinak? Tak to tedy máte kliku! Tušíte, proč přirovnáváme štěstí zrovna k otevíracímu mechanismu u dveří? A jak vznikla také jiná zajímavá úsloví? Klika bez kliky Je to samozřejmě jinak, tato klika s dveřmi nic společného nemá! […]
Tragédie na airshow Flugtag: Smrtonosný šíp z Ramsteinu
Největší základna amerického letectva mimo území USA, základna jednotek NATO… a bohužel také místo, kde dojde k druhé nejhorší tragédii při leteckých přehlídkách. Nechvalně proslulý Ramstein, jehož jméno zná celý svět hlavně díky německé industrial-metalové formaci Rammstein.   Již 31. srpna 1981 zaútočí na zdejší velitelství amerických sil za pomoci výbušnin Frakce Rudé armády, která […]
Bublifuk: Hračka starší, než by vás napadlo!
Krásně duhové bubliny plující vzduchem a hrdost nad vlastní šikovností těší už generace dětí. Ale zatímco dříve si museli vystačit s brčkem, vodou a mýdlem, dnes mají mnohem dokonalejší vybavení. A když se do toho opřou skuteční profíci, mohou z bubliny udělat tunel nebo do ní zavřít stovky lidí! I když se bublifuk může jevit […]
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