إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لدماغ فأر لا يتعدى حبة رمل 00:09 خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد لـ 1 مليمتر مكعب من نسيج دماغ فأر دبي، الإمارات العربية المتحدة (CNN) -- تمكن العلماء من إنشاء أول خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد لدماغ الثدييات، باستخدام جزء صغير للغاية من نسيج دماغ فأر، لا يتعدّى حجم حبّة رمل.

وتُظهر هذه الخريطة الشكل، والوظيفة، والنشاط الخاص بـ 84,000 خلية عصبية، عبارة عن بُنى متفرّعة تبعث الرسائل عبر أذرع طويلة تُعرف بالمحور العصبي، وتنتقل عبر أكثر من 500 مليون مشبك عصبي، بالإضافة إلى توثيق 200,000 خلية دماغية.

يحتوي هذا الجزء الصغير من الدماغ على ما يُعادل 5.4 كيلومترات من الأسلاك العصبية، أي ما يقارب مرة ونصف طول سنترال بارك في مدينة نيويورك الأمريكية.

يُعد هذا العمل تتويجًا لعقد تقريبًا من الأبحاث التي أجراها 150 عالمًا في 22 مؤسسة بقيادة معهد آلن لعلوم الدماغ وكلية بايلور للطب وجامعة برينستون.

في مقطع فيديو شاركه المعهد، قال الدكتور فورست كولمان، المدير المشارك لقسم البيانات والتقنية في معهد آلن إنّ "المذهل أنّ هذه الخريطة تُغطّي فقط 1/500 من حجم دماغ فأر كامل، ورغم ذلك أنتج الفريق 1.6 بيتابايت من البيانات، أي ما يُعادل مشاهدة فيديو عالي الدقة من دون انقطاع لمدة 22 عامًا".

وقد أتاح المشروع، المعروف باسم برنامج الذكاء الاصطناعي المستوحى من الشبكات القشرية (MICrONS)، كل هذه البيانات بشكل مجاني للجمهور.

تناول الباحثون هذا الإنجاز في أوراق بحثية عديدة نُشرت في مجلة Nature بتاريخ 9 أبريل/ نيسان.

بناء خريطة لنشاط الدماغ بهدف إنشاء هذه الخريطة المذهلة، بدأ العلماء بكلية بايلور للطب في هيوستن بتسجيل نشاط الدماغ في جزء صغير من نسيج الدماغ لا يتعدى 1 مليمتر مكعب، في القشرة البصرية لفأر مُختبري، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة ما تراه العين.

تم استخدام مجاهر متخصصة لرصد النشاط العصبي بدقة عالية على مدى أيام عدّة. لضمان أن تكون البيانات طبيعية وتعكس النشاط العصبي الواقعي، حيث حرص الباحثون على أن يكون الفأر مستيقظًا ومُحفّزًا بصريًا أثناء التصوير.

وجعل العلماء الفأر يجري على جهاز مشي صغير، فيما يشاهد فيديوهات قصيرة مدتها 10 ثوانٍ من أفلام شهيرة.

كما شملت المشاهد أيضًا مقاطع من "يوتيوب" لرياضات خطرة مثل: الموتوكروس، والزلاجة السريعة (luge)، و القفز من المرتفعات (BASE jumping)، وذلك وفق ما ورد في بيان صحفي صادر عن جامعة برينستون.

00:13 رسم متحرك يُظهر جميع الخلايا بالقشرة البصرية في دماغ الفأر بعد إنهاء حياة الفأر بطريقة رحيمة، أخذ الباحثون من معهد آلن المليمتر المكعب ذاته من الدماغ وقطّعوه إلى أكثر من 28,000 طبقة، يبلغ سُمك كل واحدة منها 1/400 من عرض شعرة الإنسان، ثم التقطوا صورًا لكل شريحة على حدة. بعد ذلك، قاموا بإعادة تركيب الصور في صورة مركبة واحدة.

استغرقت هذه العملية بحسب الدكتور نونـو ماساريكو دا كوستا، الباحث المشارك في معهد آلن، حوالي 12 يومًا و12 ليلة، مع تناوب الفريق على العمل على مدار الساعة.

بعد ذلك، استخدم فريق في جامعة برينستون بولاية نيوجيرسي الأمريكية أدوات التعلّم الآلي والذكاء الاصطناعي لتتبع حدود كل خلية عصبية عبر الشرائح، وتلوين الخلايا العصبية لإظهار كل واحدة منها على حدة، في عملية تُعرف بـ التجزئة (segmentation).

يتم التحقق من صحة المعلومات التي وُلّدت بواسطة الذكاء الاصطناعي أو مراجعتها يدويًا من قِبل العلماء المشاركين، وهي عملية مستمرة حتى الآن.

أدّى هذا العمل إلى إنشاء رؤية موحّدة لما يسميه العلماء "المخطط الاتصالي لدماغ الفأر (connectome)"، يُظهر كيف يتم تنظيم أجزاء معينة من دماغ الفأر، ويُقدّم نظرة.....

لقراءة المقال بالكامل، يرجى الضغط على زر "إقرأ على الموقع الرسمي" أدناه

هذا المحتوى مقدم من سي ان ان بالعربية