การเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ เส้นเอ็นโค้ง และเซลล์ที่สมมาตรบ่งบอกถึงความลึกลับของสมองส่วนลึก
มุมมองใหม่ของสมองมนุษย์แสดงให้เห็นเซลล์เว็บสล็อตที่อาศัยอยู่ในรัศมีที่แปลกประหลาดและดุร้าย แผนที่ ซึ่งวาดจากสมองของผู้หญิงชิ้นเล็กๆ จัดทำแผนภูมิรูปทรงต่างๆ ของ 50,000 เซลล์และ 130 ล้านการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ทั้งสอง
แผนที่ที่ซับซ้อนนี้ ตั้งชื่อว่า H01 สำหรับ “กลุ่มตัวอย่างมนุษย์ 1” แสดงถึงก้าวสำคัญในภารกิจของนักวิทยาศาสตร์ในการให้คำอธิบายที่ละเอียดยิ่งขึ้นของสมอง ( SN: 2/7/14 )
นักประสาทวิทยา Clay Reid จาก Allen Institute for Brain Science ในซีแอตเทิลกล่าวว่า “มันสวยงามมาก “ในทางที่ดีที่สุด มันคือจุดเริ่มต้นของบางสิ่งที่น่าตื่นเต้นมาก”
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด Google และที่อื่นๆ ได้เตรียมและวิเคราะห์ตัวอย่างเนื้อเยื่อสมอง มีขนาดเล็กกว่าเมล็ดงา เศษของสมองมีปริมาตรประมาณหนึ่งในล้านของสมองทั้งหมด มันมาจากเยื่อหุ้มสมองซึ่งเป็นชั้นนอกของสมองที่รับผิดชอบความคิดที่ซับซ้อนของหญิงวัย 45 ปีที่ได้รับการผ่าตัดโรคลมบ้าหมู หลังจากที่นำออกแล้ว ตัวอย่างสมองจะได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างรวดเร็วและย้อมด้วยโลหะหนักที่เผยให้เห็นโครงสร้างเซลล์ จากนั้นตัวอย่างถูกหั่นเป็นชิ้นบางๆ เวเฟอร์มากกว่า 5,000 ชิ้น และถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอันทรงพลัง
โปรแกรมคำนวณได้เย็บภาพที่ได้กลับมารวมกัน และโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ได้ คำอธิบาย สั้น ๆของมุมมองที่เป็นผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์เป็นงานพิมพ์ล่วงหน้าในวันที่ 30 พฤษภาคมที่ bioRxiv.org ชุดข้อมูลทั้งหมดมี ให้ใช้ ฟรีทางออนไลน์
สำหรับตอนนี้ นักวิจัยเพิ่งจะเริ่มดูว่ามีอะไรอยู่บ้าง Jeff Lichtman ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา นักประสาทวิทยาด้านพัฒนาการที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่า “เราเพิ่งจุ่มเท้าเข้าไปในชุดข้อมูลนี้ Lichtman เปรียบเทียบแผนที่สมองกับ Google Earth: “มีอัญมณีให้ค้นหา แต่ไม่มีใครบอกได้ว่าพวกเขาดูทั้งหมดแล้ว”
Lichtman กล่าวว่าสถานที่ท่องเที่ยวที่
“น่าสนใจอย่างน่าอัศจรรย์” ได้ปรากฏขึ้นแล้ว “เมื่อคุณมีชุดข้อมูลขนาดใหญ่ จู่ๆ ก็มีของแปลกๆ แปลกๆ พวกนี้ ของหายากพวกนี้ก็เริ่มโดดเด่นขึ้นมา”
ความอยากรู้อย่างหนึ่งดังกล่าวเกี่ยวข้องกับไซแนปส์ จุดเชื่อมต่อที่สัญญาณเคลื่อนที่ระหว่างเซลล์ประสาท โดยปกติ ซอนส่งข้อความส่วนใหญ่จะแตะเดนไดรต์รับข้อความเพียงครั้งเดียว ในชุดข้อมูลใหม่ ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของการเชื่อมต่อเป็นผู้ติดต่อแบบ one-hit เซลล์บางคู่มีหน้าสัมผัสมากกว่าเล็กน้อย แต่บ่อยครั้งที่นักวิจัยพบเซลล์ที่เชื่อมต่อกันหลายครั้ง รวมถึงคู่หนึ่งที่เชื่อมโยงกันด้วยไซแนปส์มากถึง 19 เซลล์
มีการตรวจพบการเชื่อมต่อหลายอย่างในสมองของหนู แม้ว่าจะไม่ได้มากเท่าในตัวอย่างของมนุษย์ก็ตาม นักประสาทวิทยา Pat Rivlin จาก Janelia Research Campus ของ Howard Hughes Medical Institute ในเมือง Ashburn รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวว่า สมองที่บินได้สามารถมีความเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ได้มากมาย แม้ว่าพวกมันจะกระจัดกระจายมากกว่าการเชื่อมต่อของมนุษย์ที่เพิ่งอธิบายใหม่ ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างแผนที่โดยละเอียดของระบบประสาทแมลงวันผลไม้
ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ในสมองของมนุษย์ให้รายละเอียดว่าการเชื่อมต่อประเภทนี้เป็นอย่างไร Reid กล่าว และนั่นทำให้เกิดคำถามว่าไซแนปส์ที่มีพลังพิเศษเหล่านี้อาจกำลังทำอะไรอยู่ในสมอง
เซลล์เหล่านี้อาจสามารถบังคับเซลล์เป้าหมายให้ดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพ Lichtman คาดเดา บางทีการท่องข้อมูล เช่น การรู้ว่า 5 คูณ 5 ได้เท่ากับ 25 หรือรู้ที่จะหยุดที่ไฟแดง อาศัยปัจจัยการผลิตที่ทรงพลังเหล่านี้ซึ่งขับเคลื่อนข้อมูลผ่านสมองได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นักประสาทวิทยาระดับโมเลกุล Seth Grant แห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระชี้ให้เห็นว่าแม้ว่าแผนที่จะเป็นเครื่องมือที่มีค่า แต่ก็แสดงให้เห็นเฉพาะกายวิภาคของสมองเท่านั้น งานวิจัยอื่นๆ จะช่วยชี้แจงการทำงานและองค์ประกอบของโมเลกุลที่ขับเคลื่อนพฤติกรรมของสมอง สำหรับตอนนี้ แผนที่เป็น “เครื่องมือในการสำรวจอย่างมาก” เขากล่าว
ความอยากรู้อย่างหนึ่งที่ต้องสำรวจเพิ่มเติมคือการสังเกตเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทสองเซลล์ของทีม ซึ่งดูเหมือนว่าจะพันกันอยู่ในท่าเต้นที่สมมาตร ภาพดังกล่าวยังเผยให้เห็นแอกซอนที่ส่งข้อความของเซลล์ประสาทซึ่งก่อตัวเป็นขดที่วิจิตรบรรจง เป็นวงก้นหอยที่แปลกประหลาดและลึกลับซึ่งดูเหมือนงูขด “เราแค่ไม่เคยเห็นอะไรแบบนี้มาก่อน” Lichtman กล่าว เมื่อนักวิจัยรู้วิธีค้นหาขดลวดเหล่านี้แล้ว ก็มีคนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆเว็บสล็อต
