Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Создана полная модель коннектома дрозофилы

16.02.2016 Hi-tech

Японским ученым в первый раз удалось создать полную модель нейрональных связей (коннектома) одного полушария мозга плодовой мухи дрозофилы (Drosophila melanogaster). Препринт изучения дешёв на сайте arXiv.org.

Познание структуры связей между нейронами имеет главное значение для изучения работы мозга. Для визуализации микроструктуры мозга используют или электронную микроскопию его последовательных срезов, или маркировку нейронов флуоресцентными белками разных цветов. Эти способы разрешают взять трехмерное изображение мозговой ткани, но не связей между отдельными клетками.

Структурная модель полушария мозга дрозофилы. Видны центральный мозг (слева) и зрительная часть. Отдельные нейрональные сети окрашены в различные цвета. Ryuta Mizutani et al., arXiv:1609.02261, 2016

Дабы выстроить модель нейрональных связей мозга дрозофилы,сотрудники Университета Токай и Японского исследовательского университета синхротронного излучения модифицировали способ рентгеновской кристаллографии,что используется для анализа трехмерной структуры макромолекул.Создана полная модель коннектома дрозофилы Он пребывает в том, что исследуемый пример облучают рентгеновским излучением и регистрируют его рассеяние и поглощение на отдельных атомах. Взятую карту электронных плотностей применяют для пошагового связей и расположения компьютерного моделирования атомов между ними.

Ученые зафиксировали препарат мозга дрозофилы, в который были заблаговременно введены частицы серебра. После этого они совершили рентгеновскую микротомографию примера на синхротроне, взяв трехмерную поглощения излучения и карту рассеивания атомами металла.

Карту левого полушария размером 1250?1200?840 вокселов проанализировали методом,подобным используемому в кристаллографии: программа оценивала возможность нахождения нейрона в каждом вокселе и распространение его отростков на соседние вокселы с постоянным контролем согласованности получающейся модели. Вызывающие большие сомнения участки проверялись вручную.

Полученная трехмерная каркасная модель имеет разрешение около 600 нанометров и включает приблизительно 100 тысяч нейронов. Ученые выделили в ней 362 сети нейронов с известными функциями, а кроме этого последовательность не классифицируемых структур из нервных клеток. Исследователи отмечают, что распределение таких структур коррелирует с распределением контактов между отростками нейронов, что может свидетельствовать об их ответственной роли в работе мозга.

Уточнить эту роль должны дополнительные изучения с применением томографии более большого разрешения, но при нынешних возможностях они будут чрезмерно дорогостоящими и трудоемкими, пишут ученые. Их работа по построению модели заняла 17 тысяч человеко-часов.

Ранее нейробиологи обучились искусственно создавать нейронные ансамбли, печатать аналоги мозговой ткани на 3D-принтере, восстанавливать потерянные нейрональные связи светом и сохранять их при заморозке образцов. Кроме этого сравнительно не так давно был создан способ наблюдения эпигенетической регуляции работы мозга в настоящем времени. Трехмерное моделирование коннектома во фрагменте крысиного гиппокампа разрешило пересмотреть классификацию синапсов и, как следствие, дать новую оценку информационной емкости мозга — по точке зрения ученых, она превышает петабайт, что в 10 раза больше прошлых оценок.

Создатель: Олег Лищук

Случайные записи:

Проект по созданию виртуальной формы жизни. Червя нематоды.


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,