เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างวงจรสามมิติของเซลล์ที่เชื่อมต่อในที่นั่งของสมอง วิธีการใหม่ของพวกเขาซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้กล้องจุลทรรศน์ไฮเทคและซูเปอร์คอมพิวเตอร์นำเสนอโอกาสที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในการคลี่คลายการเดินสายที่ซับซ้อนของสมองโดยการนำทางผ่านป่าที่พันกันและหนาแน่นของเซลล์-คล้ายกับวิธีที่ Google รวบรวมข้อมูลเว็บ
การวิจัยจัดพิมพ์โดยสองทีมแยกกันในวารสารฉบับที่ 10 มีนาคมฉบับที่ 10 มีนาคม-แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการแก้ปัญหาคำถามเกี่ยวกับการทำงานของสมองวิธีการดั้งเดิมนั้นไม่สามารถอยู่ได้ การศึกษาหนึ่งนำโดย Clay Reid จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและอีกเรื่องหนึ่งเป็นหัวหอกโดย Winfried Denk ที่สถาบัน Max Planck เพื่อการวิจัยทางการแพทย์ในไฮเดลเบิร์กประเทศเยอรมนี -ภาพแผนที่เซลล์สมอง-
เมื่อเทคนิคการถ่ายภาพสมองก้าวหน้านักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จอย่างมากในการดูกิจกรรมของเซลล์สมอง- ในขณะที่สิ่งนี้ตอบคำถาม "พวกเขากำลังทำอะไร" มันไม่ได้ทำให้เข้าใจถึงความลึกลับ "พวกเขาเป็นอย่างไร"
ดังนั้นนักวิจัยจึงหันไปหาเยื่อหุ้มสมองสมองชั้นนอกของสมองที่เกี่ยวข้องในการทำงานของจิตใจที่สูงขึ้นรวมถึงหน่วยความจำ
“ วงจรเยื่อหุ้มสมองมีขนาดใหญ่มากและจนถึงตอนนี้เราได้ดูเครือข่ายของเซลล์ที่มีสายเซลล์สองเซลล์ในแต่ละครั้งหรือมีการเชื่อมต่อครั้งละไม่กี่ครั้ง” เรดบอกกับ LiveScience "เทคนิคการผสมผสานนี้ทำให้เรามีความหวังว่าในทศวรรษหน้าเราจะสามารถดูและเห็นสรีรวิทยาของทุกเซลล์ในเครือข่ายท้องถิ่น"
เทคนิคแต่ละอย่างที่ Reid ใช้ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่เขาและทีมของเขาได้พัฒนาขั้นตอนการใช้งานอย่างระมัดระวังสำหรับการจับคู่ข้อมูลโครงสร้างสมองกับการบันทึกประสาทเพื่อสร้างวงจรในระบบภาพของหนู
พวกเขามีมุมมองของแล็บหนูที่มีแสงสว่างขึ้นบนหน้าจอเนื่องจากพวกเขาวัดกิจกรรมของเซลล์ประสาทประมาณโหลที่รู้จักกันว่ามีบทบาทในการมองเห็นของเมาส์
เพื่อหาวิธีที่เซลล์ประสาทเหล่านี้เชื่อมต่อกับร่างกายเป็นวงจรนักวิจัยจึงหันไปหากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (EM) ซึ่งสร้างภาพความละเอียดสูงของเนื้อเยื่อสมองของสัตว์โดยการส่องสว่างอิเล็กตรอนลงบนสมองขนาดเล็กที่อยู่ติดกันมากกว่า 1,200 ชิ้น
พวกเขาใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อเย็บภาพความละเอียดสูงหลายล้านรายการซึ่งส่งผลให้แผนที่สามมิติที่ดูเหมือนป่าที่ไม่สามารถตัดสายไฟได้เรดกล่าว
เพื่อค้นหาข้อมูลที่น่าสนใจภายในภาพกล้องจุลทรรศน์นักวิจัยติดตามเซลล์ประสาทที่พวกเขาบันทึกไว้แล้วและแมปการเชื่อมต่อหลายร้อยรายการกับเซลล์ใกล้เคียง
พวกเขามุ่งเน้นไปที่เซลล์สมอง 10 เซลล์ที่ดูเหมือนจะมีความสำคัญต่อการมองเห็นในหนู “ พวกเขาใช้เวลาสามเดือนในชีวิตของพวกเขาวาดรูปแท่งสามมิติของเซลล์ประสาท 10 เซลล์” เรดกล่าว พวกเขาคลานผ่านพุ่มไม้หนาแน่นของสมองกระโดดจากเซลล์ประสาทไปยังเซลล์ประสาทเพื่อสร้างแผนภาพบางส่วนของวงจรภาพของเมาส์สมองช่วยตอบคำถาม "สมองเห็นได้อย่างไร" เรดกล่าว -ความพยายามในการทำแผนที่สมองมนุษย์ต้องเผชิญกับความท้าทายที่ซับซ้อน-
ความคืบหน้าล่าสุดในการรวบรวมข้อมูลการจัดเก็บและการประมวลผลทำให้การวิจัยเป็นไปได้และความก้าวหน้าเพิ่มเติมจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบวงจรของเซลล์ประสาทหลายร้อยหรือหลายพันเซลล์เรดกล่าว "นั่นคือเมื่อมันจะน่าสนใจจริงๆ: เมื่อเรามีเครือข่ายที่ใหญ่กว่าและเชื่อมต่อหนาแน่นมากขึ้น"
“ การศึกษานี้ไม่ใช่คำสุดท้าย” เรดกล่าวเสริม “ มันเป็นความพยายามครั้งแรกในบางสิ่งที่น่าตื่นเต้นมากที่เราหวังว่าจะให้คำตอบมากมายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า”
