Πριν από μια δεκαετία, ένα μικρό και ταπεινό δείγμα εγκεφάλου έφτασε στο εργαστήριο του Δρος Τζεφ Λίχτμαν στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Με διαστάσεις μικρότερες από έναν κόκκο ρυζιού, το ένα κυβικό χιλιοστό ιστού περιείχε 57.000 κύτταρα και 150 εκατομμύρια συνάψεις, καθεμία από τις οποίες αποτελούσε ζωτικό μέρος του περίπλοκου δικτύου επικοινωνίας του εγκεφάλου.
Τώρα, μετά από μια δεκαετία συνεργασίας με επιστήμονες της Google, ένα μνημειώδες σύνολο δεδομένων (1.400 terabyte) έχει μετατραπεί στον πιο λεπτομερή χάρτη του ανθρώπινου εγκεφάλου που έχει δημιουργηθεί μέχρι σήμερα.
«Ένα terabyte είναι, για τους περισσότερους ανθρώπους, γιγαντιαίο, όμως ένα κομμάτι του ανθρώπινου εγκεφάλου – ένα μικροσκοπικό, απειροελάχιστο κομμάτι του ανθρώπινου εγκεφάλου – είναι χιλιάδες terabyte», δήλωσε ο Λίχτμαν σε μια έκθεση των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας .
Η λεπτομερής τρισδιάστατη ανακατασκευή αποκαλύπτει όμορφες δομές στον εγκέφαλο. Νευρώνες που σχηματίζουν δεκάδες συνδέσεις, νευρωνικά ζεύγη με κατοπτρικά είδωλα και δίκτυα πολύ πιο πολύπλοκα από το αναμενόμενο, είναι μερικές μόνο από τις πρωτοποριακές ανακαλύψεις.
«Θυμάμαι αυτή τη στιγμή, να μπαίνω στο χάρτη και να κοιτάζω μια μεμονωμένη σύναψη από τον εγκέφαλο αυτής της γυναίκας και στη συνέχεια να κάνω ζουμ σε αυτά τα εκατομμύρια pixel», δήλωσε ο Βάιρεν Τζάιν, ανώτερος επιστήμονας της Google στο περιοδικό Nature. «Ήταν ένα είδος πνευματικής εμπειρίας.»
Ο χάρτης, που αποτελεί πλέον μέρος ενός συνόλου δεδομένων ανοικτής πρόσβασης στο διαδίκτυο, ανοίγει την πόρτα σε νέες αντιλήψεις για την ανθρώπινη νόηση, τις ψυχιατρικές διαταραχές και την αρχιτεκτονική του ανθρώπινου νοός.
«Υπάρχει η ρήση ότι ‘ένας χάρτης των συναπτικών συνδέσεων είναι απαραίτητος αλλά ανεπαρκής για την κατανόηση του εγκεφάλου’. Στην τρέχουσα μορφή του λείπουν ακόμη πολλές σημαντικές πληροφορίες, αλλά είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση», δήλωσε στην εφημερίδα The Epoch Times ο Ντάνιελ Μπέργκερ, επιστήμονας στο εργαστήριο του Λίχτμαν.
Όλες οι εικόνες που ακολουθούν προέρχονται από την Google Research και το εργαστήριο Λίχτμαν (Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ). Οι φωτογραφίες είναι του Ντ. Μπέργκερ (Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ).
Διεγερτικοί νευρώνες, χρωματικά κωδικοποιημένοι ανάλογα με το μέγεθος, με το κόκκινο να είναι ο μεγαλύτερος και το μπλε ο μικρότερος. Οι πυρήνες των κυττάρων κυμαίνονται από 15 έως 30 μικρόμετρα.
Ένας μοναδικός λευκός νευρώνας λαμβάνει σήματα από περισσότερους από 5.000 μπλε άξονες, με τις πράσινες συνάψεις να σηματοδοτούν τα σημεία όπου μεταφέρονται τα σήματα.
Νευρώνες με μακριούς δενδρίτες και σπονδυλική στήλη δενδριτών. Σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις, ένας μεμονωμένος άξονας (μπλε) πραγματοποιεί επαναλαμβανόμενες συναπτικές συνδέσεις (κίτρινο) με έναν νευρώνα-στόχο (πράσινο).
Μια απροσδόκητη ανακάλυψη ήταν η παρουσία «σπειρών αξόνων» – μπλεγμένων βρόχων μπλε αξόνων – οι οποίοι συνήθως μεταδίδουν σήματα από τα νευρικά κύτταρα. Αυτές οι δομές ήταν σπάνιες στο δείγμα και μερικές φορές φαινόταν να στηρίζονται σε κίτρινα κύτταρα. Ο σκοπός τους παραμένει ασαφής.
Μια δέσμη νευρώνων σε σχέση με το μέγεθος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Ένας μεμονωμένος νευρώνας (λευκό) λαμβάνει σήμα από τους άξονες. Οι πράσινοι άξονες μεταδίδουν σήματα που τον ενεργοποιούν, ενώ οι μπλε στέλνουν σήματα που αναστέλλουν την ενεργοποίηση.
