Googlen ja Harvardin yliopiston tutkijat ovat luoneet kaikkein aikojen tarkimman 3d-mallin ihmisaivoista, kertoo New Scientist. Tätä kolmiulotteista karttaa voi vapaasti selata projektin kotisivuilla.

Näkymän sijaintia liikutetaan harmaasta kartasta vasemmalla. Oikeanpuoleisesta kartasta näkymää kierretään. Esimerkkinäkymä on katsottavissa yllä.

Mallissa on dataa noin 1,4 petatavua eli noin 1 400 000 gigatavua. Tämä mammuttimainen datamäärä ei kuitenkaan kata koko ihmisaivoja, vaan yhden vaivaisen kuutiomillimetrin aivokudosta. Palanen jouduttiin leikkaamaan irti erään 45-vuotiaan epilepsiasta kärsineen amerikkalaisen naisen päästä.

Koska aivojen tilavuus on reilu litra, Googlen ja Harvardin tutkijoiden ennätystarkka malli kattaa alle miljoonasosan eli alle 0,0001 prosenttia ihmisaivoista.

Tästä huolimatta malli sisältää noin 50 000 solua ja huikeat 130 miljoonaa synapsia eli hermosolujen välistä kytkentää. Aivojen soluista suuruusluokkaa kolmasosa tai puolet on hermosoluja eli neuroneja, loppu muita solutyyppejä.

Aivonäytteen otti ja sen kuvasi Jeff Lichtmanin johtama tutkimusryhmä Harvardista. Näyte upotettiin ensin säilöntäaineisiin ja sitten käsiteltiin osmiumtetroksidilla, jotta solut ja muut rakenteet erottuisivat elektronimikroskoopin alla. Sen jälkeen näyte upotettiin muovihartsiin, leikattiin 30 nanometriä paksuiksi kerroksiksi ja kuvattiin siivu siivulta.

Tämän jälkeen työhön pääsi Viren Jainin ryhmä Googlelta, joka kokosi datasta 3d-mallin. Valmiissa mallissa näkyy paitsi rakenteiden muoto, myös eri värejä sen mukaan, miten Jainin ja hänen kollegoidensa kouluttama keinoäly luokitteli kuvissa näkyneet rakenteet.

– Koko tämä datasetti olisi tavallisissa fmri-kuvissa vain yksi ainoa pikseli, Jain hehkutti saavutusta New Scientistin haastattelussa. Fmri eli funktionaalinen magneettikuvaus on tavallinen keino kuvata elävien aivojen toimintaa.

Lichtmanin ja Jainin 3d-mallista on jo löytynyt rakenteita, joita aivotutkijat eivät ole ennen nähneet: esimerkiksi täsmälleen vastakkaisiin suuntiin osoittavia neuronien pareja.

– Kukaan ei tiedä, miksi näin on, Lichtman kommentoi.

Koska hiiren aivot ovat vain noin gramman painoiset eli 1000 kertaa suuremmat kuin nyt kuvattu pala, Lichtman arvioi, että vastaava malli hiiren koko aivoista voidaan tehdä noin kymmenen vuoden sisällä.

Tutkijat ovat julkistaneet 76-sivuisen luonnoksen tieteellisestä artikkelistaan Biorxiv-palvelussa. Se on vapaasti luettavissa.