מיפוי תלת מימדי בקנה מידה ננו חושף תובנות מהפכניות לגבי מבנה המוח

מחקר פורץ דרך מיפה שבר קליפת מוח אנושי בפירוט חסר תקדים, מצא פרטים תאיים חיוניים ונותן כלי למחקר עתידי.

באמצעות יותר מ-1.4 פטה-בייט של נתוני הדמיה במיקרוסקופ אלקטרוני (EM), החוקרים יצרו ננומטרי-שחזור רזולוציה של שבר בקנה מידה מילימטר של קליפת המוח האנושית, המספק מבט חסר תקדים לארגון המבני של רקמת המוח ברמה העל-תאית, התאית והתת-תאית. המוח האנושי הוא איבר מורכב מאוד, ועד היום, מעט ידוע על המיקרו-מבנה התאי שלו, כולל המעגלים הסינפטיים והעצביים שהוא תומך בו. שיבוש של מעגלים אלה ידוע כממלא תפקיד בהפרעות מוח רבות.

אתגרים בחקר המוח

לימוד דגימות מוח אנושיות ברמת פירוט כה גבוהה מציג אתגרים רבים. אלה כוללים מגבלות טכנולוגיות ואת הקשיים בהשגת ושימור דגימות רקמה מאנשים בריאים. בעבודתם פורצת הדרך, אלכסנדר שפסון-קו ועמיתיו ביצעו שחזור EM ברזולוציה גבוהה של מבנה האולטרה של מילימטר מעוקב של קורטקס טמפורלי אנושי. השחזור כולל בערך 57,000 תאים, כ-230 מילימטרים של כלי דם, וכמעט 150 מיליון סינפסות, המהווים 1,400 טרה-בייט של נתונים.

תובנות מהנתונים

המדענים יצרו שחזור תלת מימדי של כמעט כל תא ותהליך בתוך המדגם של מילימטר מעוקב. הם גם פיתחו כלי זמין בחינם להצגה וניתוח של מערך הנתונים העצום. באמצעות הנתונים, המחברים חשפו היבטים שלא הוערכו בעבר בקליפת המוח הטמפורלית האנושית, כמו המספר הלא פרופורציונלי של גליה מעל נוירונים ונוכחות של קלט אקסונלי נדיר אך חזק עם עד ~50 סינפסות כל אחת.

"מחקרים נוספים באמצעות משאב זה עשויים להביא תובנות חשובות על מסתורי המוח האנושי", כותבים החוקרים.

למידע נוסף על מחקר זה, ראה הרווארד וגוגל יצירת מפת מוח תלת-ממדית של 1,400 טרה-בתים.