Nieuwe publicaties
De grootste 3D-reconstructie van een fragment van het menselijk brein is gemaakt
Laatst beoordeeld: 02.07.2025
Alle iLive-inhoud wordt medisch beoordeeld of gecontroleerd op feiten om zo veel mogelijk feitelijke nauwkeurigheid te waarborgen.
We hebben strikte richtlijnen voor sourcing en koppelen alleen aan gerenommeerde mediasites, academische onderzoeksinstellingen en, waar mogelijk, medisch getoetste onderzoeken. Merk op dat de nummers tussen haakjes ([1], [2], etc.) klikbare links naar deze studies zijn.
Als u van mening bent dat onze inhoud onjuist, verouderd of anderszins twijfelachtig is, selecteert u deze en drukt u op Ctrl + Enter.
Een kubieke millimeter hersenweefsel lijkt misschien niet veel. Maar als je bedenkt dat dat kleine vierkantje 57.000 cellen, 230 millimeter bloedvaten en 150 miljoen synapsen bevat, goed voor in totaal 1.400 terabyte aan data, dan hebben de onderzoekers van Harvard en Google enorme vooruitgang geboekt.
Een team van Harvard onder leiding van Jeff Lichtman, Jeremy R. Knowles hoogleraar Moleculaire en Cellulaire Biologie en de onlangs benoemde decaan van de Faculteit Wetenschappen, en onderzoekers van Google hebben de grootste 3D-reconstructie tot nu toe van de menselijke hersenen op synaptisch niveau gemaakt. In levendige details is elke cel en het bijbehorende netwerk van neurale verbindingen in een deel van de menselijke temporale cortex ter grootte van een halve rijstkorrel weergegeven.
De prestatie, gepubliceerd in het tijdschrift Science, is de nieuwste in een bijna tien jaar durende samenwerking met wetenschappers van Google Research, waarbij Lichtman-elektronenmicroscopie wordt gecombineerd met AI-algoritmen om de zeer complexe neurale bedrading van zoogdieren te kleuren en te reconstrueren. De drie co-eerste auteurs van het artikel zijn voormalig Harvard-postdoc Alexander Shapson-Ko, Michal Januszewski van Google Research en Harvard-postdoc Daniel Berger.
Het uiteindelijke doel van de samenwerking, ondersteund door het BRAIN-initiatief van de National Institutes of Health, is het maken van een gedetailleerde kaart van de neurale connectiviteit in het gehele muizenbrein. Hiervoor zijn ongeveer 1.000 keer meer gegevens nodig dan de gegevens die ze zojuist uit één kubieke millimeter menselijke cortex hebben gehaald.
Het woord "fragment" is ironisch. Een terabyte is voor de meeste mensen een enorme hoeveelheid, maar een fragment van een menselijk brein – slechts een heel klein deeltje – is nog steeds duizenden terabytes.
Jeff Lichtman, Jeremy R. Knowles hoogleraar moleculaire en cellulaire biologie
De nieuwste kaart in Science bevat details van de hersenstructuur die nog niet eerder zijn gezien, waaronder een schaars maar krachtig netwerk van axonen, verbonden door wel 50 synapsen. Het team merkte ook enkele bijzonderheden op in het weefsel, zoals een klein aantal axonen dat uitgebreide spiralen vormt. Omdat hun monster afkomstig was van een patiënt met epilepsie, weten ze niet zeker of dergelijke ongewone formaties pathologisch zijn of gewoon zeldzaam.
Lichtmans onderzoeksgebied is 'connectomics', dat, net als genomica, streeft naar het creëren van complete catalogi van hersenstructuren tot aan individuele cellen en verbindingen. Zulke complete kaarten zullen de weg wijzen naar nieuwe inzichten in hersenfuncties en ziekten waarover wetenschappers nog maar weinig weten.
De geavanceerde AI-algoritmen van Google kunnen hersenweefsel driedimensionaal reconstrueren en in kaart brengen. Het team heeft ook een reeks openbaar beschikbare tools ontwikkeld waarmee onderzoekers het connectoom kunnen onderzoeken en annoteren.
"Gezien de enorme investering die in dit project is gestoken, was het belangrijk om de resultaten op een manier te presenteren zodat iemand anders er nu ook van kan profiteren", aldus Viren Jain, onderzoeker bij Google.
Vervolgens zal het team zich richten op een gebied van de hippocampus van muizen dat belangrijk is voor de neurowetenschap vanwege de rol die het speelt bij het geheugen en neurologische ziekten.