Devrim niteliğindeki 3D beyin taraması, milimetre boyutundaki bir örnekten 1.4 petabayt veri oluşturdu

Süreç, epilepsi hastası bir kadından alınan ve nöbetlerini kontrol etmeye yardımcı olmak için gerçekleştirilen bir beyin ameliyatı sırasında alınan bir beyin dokusu örneğiyle başladı. Kontrastı artırmak için kimyasal hazırlık yapıldıktan sonra örnek reçine gömülüp insan saçının binde biri kalınlığında yaklaşık 5.000 bölüme kesildi.

Daha sonra, her dilimi tarayan yüksek verimli elektron mikroskopisi kullanılarak, inanılmaz 1.4 petabayt ham veri oluşturuldu. Google ekibi daha sonra tüm 2D görüntüleri hizalamak ve yeniden oluşturmak için bir makine öğrenimi modeli kullandı.

Harita, şimdiye kadar oluşturulan insan beyninin en yüksek çözünürlüklü resmini içeriyor ve tüm beynin milyonda biri boyutundaki bir kübü kapsıyor.

Tom's Hardware'deki matematik dâhileri, insan beyninin tüm haritasının gerekeceği alanı hesaplamak için bazı sayılarla uğraştılar. Bunun, 1.6 zettabayt depolama alanına eşdeğer olacağı ortaya çıktı - 50 milyar dolarlık bir veri merkezi ve 140 dönümlük bir alanı kapsayan bir yapı.

Model, hücresel düzeyde beyin mimarisine dair bazı şaşırtıcı içgörüler sunmuştur. Birincisi, nöronları destekleyen ve izole eden non-nöronal hücrelerin, oligodendrositlerin etrafında aksonları koruyan koruyucu miyelin kaplamasını oluşturan en yaygın tür olmak üzere, nöronları yaklaşık 2'ye 1 oranında aştığı ortaya çıktı.

Ortalama olarak, her bir nöron binlerce diğer nöronla bağlantı kurmuştur. Ancak ekip, aynı nörona ait 50'den fazla yüksek güçlü sinaptik bağlantı oluşturan tek aksonların nadir örneklerini de tespit etmiştir, ayrıca bazı aksonların nedeni henüz açıklanamamış uzun, birbirine dolanmış "spiraller" oluşturduğunu belirlemiştir.

Örnek bir epilepsi hastasından geldiği için, bu tuhaf yapıların bazıları, normal beyin anatomisi yerine bozuklukla ilişkili olabilir.

Yine de, proje potansiyeli, beyin donanımının insan korteksinin bilgiyi nasıl işlediğini ve hatıraları bu eşsiz çözünürlükte nasıl sakladığını araştıran araştırmacıların kendi çalışmalarını genişletebilir. Sonuçta, insan beyninin donanımının nasıl çalıştığı hakkında hala bilmediğimiz şaşırtıcı bir miktar bilgi var.

Harita, insan korteksinin bilgiyi nasıl işlediğine ve hatıraları bu eşi benzeri olmayan çözünürlükte nasıl sakladığına dair kendi çalışmaları için araştırmacılara Neuroglancer adlı bir web platformundan ücretsiz olarak erişilebilir.