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Googleとハーバードの科学者は2億2500万枚の画像を使用して人間の脳の3Dマップを作成します

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人間の脳がどれほど異常な器官であるかを示す、 グーグルとハーバード大学 は、単一のニューロンに接続している4,000近くの入ってくる軸索の驚くべき色分けされたマップを思いついたところです。



この見事な 閲覧可能な3Dマップ これは大脳皮質のわずか100万分の1に相当し、2億2500万の個別の画像と、1.4ペタバイトのデータを処理するスーパーコンピューターを使用して構成されています。このプロジェクトの主な目標は、人間の脳を研究するための新しいリソースを作成し、基盤となるコネクトミクス技術を改善および拡張することでした。

ニューロン、シナプス、神経細胞の複雑な乱雑さをマッピングすることは、せいぜい手ごわい作業ですが、これらの勤勉なエンジニアは、86に基づいてある種の人間の脳の配線図(「コネクトーム」)を作成するこの野心的な灰白質プロジェクトで素晴らしい結果を達成しました100兆のシナプスを介してリンクされた10億のニューロン。







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クレジット:Google / LichtmanLaboratory

2020年1月に、Googleはミバエの脳の約半分の形態学的構造とシナプス接続を提供するオンラインデータベースであるハエ半脳コネクトームをリリースしました。この詳細なデータベースとその視覚化ツールは、ハエの脳における神経回路と経路の理解方法を完全に変えました。

今、大きな進歩を遂げています。 Googleとハーバード大学のLichtmanLab は、人間の大脳皮質の側頭葉から得られた顕微鏡サンプルから始まった、人間の脳の微小部分の驚異的なモデルを提示しました。このスライスは、視覚的な明瞭さを増すために染色され、次にそれを保護および保存するために樹脂でコーティングされました。

次に、手術サンプルを、それぞれ約30ナノメートル(nm)の厚さの約5,300スライスにさいの目に切った。走査型電子顕微鏡を使用してサンプルを画像化し、最大解像度を4nmまで記録しました。これにより、1つの3Dボリュームを表現するためにつなぎ合わせることができる2億2500万の2次元画像が作成されました。





機械学習アルゴリズムはスライスを注意深くスキャンして、さまざまなセルとその基礎となる構造を特定しました。さまざまな自動システムによる数回のパスの後、人間の目は、アルゴリズムがそれらを正しく識別しているかどうかを判断するために、いくつかのセルに視覚的な編集パスを提供しました。

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クレジット:Google / LichtmanLaboratory

Googleはこの結果を H01データセット 、そしてそれはおそらく存在する人間の脳の最も包括的な地図であると考えられています。軸索、樹状突起、ミエリン、繊毛などのより小さな細胞セグメントに加えて、50,000個の細胞と1億3000万個のシナプスを含むこの驚くべきレンダリングは、100万ギガバイトを超えるデータを利用することによってのみ生まれました。

しかし、この進歩の非常識な要素は、Googleがこのミニチュアサンプルを人間の脳全体の体積のわずか100万分の1としてラベル付けしていることです。

Lichtman Labチームが将来この巨大な脳の地図をさらに拡大するにつれて、H01データセット全体がオンラインで利用可能になり、研究者や学者が調査できるようになります。 bioRxiv