Огромные усилия команды ученых исследовательского кампуса Janelia позволяют быстро увеличить количество полностью прослеживаемых нейронов в мозгу мыши. Исследователи во всем мире теперь могут просматривать и загружать трехмерные данные.
Внутри мозга мыши отдельные нейроны зигзагообразно пересекают полушария, расшивают узоры ветвления и, как теперь показали исследователи, часто разматывают веретенообразные волокна длиной почти полметра.
Ученые могут видеть и исследовать эти блуждающие нейронные следы в трехмерном изображении на самой обширной карте проводки мозга мыши, которую когда-либо предпринимали. Карта – результат постоянных усилий эклектичной группы исследователей из исследовательского кампуса Janelia – полностью восстанавливает форму и положение более 300 из примерно 70 миллионов нейронов в мозгу мыши. Предыдущие попытки проследить путь отдельных нейронов превысили десятки.
"Триста нейронов – это только начало," говорит нейробиолог Джаярам Чандрашекар, который возглавляет команду проекта Janelia, назвал MouseLight за его работу по освещению схем мозга мыши. Он и его коллеги рассчитывают отследить еще сотни нейронов в ближайшие месяцы – и они делятся всеми данными с сообществом нейробиологов.
Команда выпустила свой текущий набор данных и инструмент анализа, названный MouseLight NeuronBrowser, 27 октября 2017 года и сообщит о работе в ноябре на ежегодном собрании Общества нейробиологии в Вашингтоне, округ Колумбия.C. Они надеются, что полученные данные помогут ученым задать вопросы о том, как устроены нейроны и как информация проходит через мозг, и начнут отвечать на них.
"Новый набор данных MouseLight – самый крупный в своем роде," говорит нейробиолог Вятт Корфф, руководитель проектных групп Janelia. "Это изменит хрестоматийный взгляд на нейроны."
В типичном учебнике биологии нейроны выглядят как яичница с хвостом. Нейроны отправляют сообщения, мчащиеся по хвосту или аксону, а другие нейроны улавливают сообщения через ветвящиеся усики, называемые дендритами. Информационная передача между этими ячейками – это то, что позволяет людям взять чашку с кофе или вспомнить, куда они положили ключи от машины. По словам Чандрашекара, ученым давно известно, что нейроны, представленные в учебниках, слишком упрощены. Но данные команды показывают, что нейроны часто гораздо более обширны и связаны между собой, чем когда-то думали ученые.
Исследователи построили обширные карты, показывающие, какие части мозга к которым подключаются, но получение увеличенного изображения отдельных нейронов изобилует техническими препятствиями. Ученые должны осветить нейроны внутри мозга мыши, разрезать его на тонкие листы, изобразить листы с помощью микроскопа, а затем выделить отдельные нейроны среди миллионов собранных изображений.
Команда Janelia решила проблему, отлаживая каждый шаг процесса. "Эта работа была возможна только при командном научном подходе," Корфф говорит. В проекте участвовали исследователи, от нейробиологов и анатомов до компьютерных ученых и инженеров-программистов.