BigBrain – najnowocześniejszy model ludzkiego mózgu

Mózg zmarłej sześćdziesięciopięciolatki został przetworzony na obraz 3D ujawniający zawiłą strukturę ludzkiego mózgu. W ten sposób powstała mapa mózgu o nazwie "BigBrain”, która jest dostępna w Internecie i posiada rozdzielczość 20 mikronów w każdej płaszczyźnie. Jak mówi biorący udział w badaniach Karl Zilles z Juelich-Aachen Research Alliance and the Research Center Julich w Niemczech, jest to pierwszy tak dokładny model trójwymiarowy, pokazujący wszystkie szczegóły ludzkiego mózgu, łącznie z komórkami i skomplikowanymi strukturami.

BigBrain posłuży naukowcom za narzędzie, dzięki któremu będą mogli obrazowo i dokładnie opisywać struktury ludzkiego mózgu.

Naukowiec Christof Koch z Allen Institute for Brain Science w Seattle, który nie był zaangażowany w badania, porównuje wynalazek do mapy, która wskazuje, gdzie znajdują się interesujące nas punkty.

Pierwsza kompleksowa mapa ludzkiego mózgu została wykonana na początku XX w. przez niemieckiego neurologa Korbiniana Brodmanna. Ujawniała ona skomplikowaną strukturę mózgu, jednakże tylko w dwóch wymiarach.

Natomiast opisywany BigBrain został stworzony na podobnej zasadzie uzyskiwania obrazu, na jakiej działa rezonans magnetyczny, ale w 50 razy lepszej jakości.

Tworzenie BigBrain polegało na pokrojeniu mózgu zanurzonego w parafinie na cienkie plastry. Powstało w ten sposób ponad 7 tys. plastrów o grubości 20 mikronów, czyli o grubości folii kuchennej.

Następnie zabarwiono każdy z fragmentów, żeby uwidocznić strukturę komórek, po czym zeskanowano je i utworzono komputerowo makietę 3D. Cały proces wymagał ok. tysiąca godzin pracy.

Pozyskane struktury są tak delikatne, że podczas pracy z nimi często powstają zadrapania i rozerwania. Zastosowanie technologii skanowania komputerowego i przetwarzania obrazu pozwoliło na obejście tego problemu.

Stworzenie tego niezwykłego modelu pozwoli naukowcom na badanie mózgu i jego schorzeń w najdokładniejszej skali. Na przykład dane pochodzące z badań nad wyglądem mózgu mogą zostać nałożone na model 3D w celu pozyskania informacji przestrzennych.

BigBrain może być również zastosowany do wyznaczania punktów umieszczenia elektrod w mózgu w celu stymulacji. Takie leczenie stosuje się w terapii przeciwko chorobie Parkinsona.

Naukowcy zajmujący się projektem pracują nad włączeniem do modelu innych informacji poza przestrzennymi, np. dotyczących receptorów chemicznych czy aktywności genów.

Allen Institute for Brain Science, instytut, który prowadził badania na temat aktywności genów w mózgu myszy i ludzi, rozważa współpracę z projektem BigBrain.

Warto dodać, że BigBrain pokazuje w szczegółach jeden ludzki mózg, ale te narządy różnią sie od siebie w zależności od człowieka. Każdy z nas ma inny mózg. Jak mówią naukowcy, przyszłe badania skupią się zapewne na tych indywidualnych różnicach i na rozszerzeniu zakresu mapy.