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O mapa mais detalhado de um pedaço do cérebro humano

Um projeto de pesquisa que também incluiu cientistas do Google produziu o mapa mais detalhado já obtido de um minúsculo pedaço do cérebro humano: 50.000 células no total (de um total estimado de 100 bilhões de neurônios) conectadas a mais de 130 milhões de sinapses, os pontos de contato entre neurônios através do qual os impulsos elétricos e químicos se propagam.

sala de operações. O complexo atlas denominado ‘H01’ (que significa ‘amostra humana 1’) nasceu de um pedaço de tecido cerebral do tamanho de gergelim extraído de um paciente de 45 anos com epilepsia resistente a medicamentos que teve parte do hipocampo removido , a região do cérebro de onde as crises se originaram. Para acessar as instalações, a equipe liderada por Jeff Lichtman, da Universidade de Harvard, teve que remover uma pequena porção de tecido cerebral saudável, que foi usado como base para o projeto de mapeamento.

Grupo de fotografia. A amostra extraída foi tratada com uma solução conservante colorida de metal pesado para tornar as membranas de cada célula claras e finalmente reforçada com uma resina especial. Em seguida, foram cortados em fatias com espessura de 5.300 a 30 nm (um milésimo da largura de um cabelo humano) que foram examinadas uma a uma ao microscópio eletrônico. Assim, foram obtidas 225 milhões de imagens bidimensionais, as quais foram montadas graças à inteligência artificial de pesquisadores. Connectomics no Google.

Do real ao virtual. Usando técnicas de aprendizado de máquina, foi possível reconstruir a estrutura tridimensional das células, seu revestimento à base de mielina, vasos sanguíneos e uma densa rede de dendritos e axônios, a partir de imagens bidimensionais e “ramos” que se desenvolvem a partir do corpo celular e que recebem, respectivamente, os sinais de entrada e saída de mensagens. Uma façanha colossal se considerarmos que para cada milímetro cúbico de tecido extraído, que ocupará um pixel no resultado da ressonância magnética, corresponde a um bloco de dados de 1,4 petabytes, o que é 700 vezes a capacidade de memória de um computador moderno.

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As primeiras descobertas. Com 133,7 milhões de conexões identificadas, a equipe já percebeu algumas coisas interessantes sobre como a informação viaja no cérebro.

Normalmente, quando uma extensão de um neurônio passa perto de outro, uma sinapse é formada, raramente duas ou mesmo quatro. Mas na pequena parte do cérebro que observaram, os pesquisadores notaram alguns neurônios se conectando várias vezes: o par se conectou até mesmo em 19 pontos, ou sinapses. A duvida é que esta melhorar a comunicação, um tipo de via de transmissão de sinal preferencial, que pode ser facilmente usado para transmitir mensagens relacionadas a comportamentos que devem ser executados automaticamente, como frear em um sinal vermelho.

Outra descoberta intrigante é talvez a de uma nova estrutura com uma função até então desconhecida, que parece consistir em um par de neurônios voltados para direções completamente opostas no mesmo eixo.

Uma gota no oceano. A última vez que lancei um grupo do Google em Neuro Atlas ou nervosoMetade do cérebro de uma mosca da fruta, mapeado 25.000 neurônios no total para mais de 20 milhões de sinapses. O novo trabalho está disponível online na interface NeuroGlancer Para quem deseja estudar esses dados, representam um passo crucial, mas ainda estamos no começo: mapear todo o cérebro de um rato, um projeto que exige esse nível de detalhamento 10 anos de trabalho, pegue uma “distância “1.000 vezes maior (estaremos na ordem de exabytes Não petabytes).

Para sonhar grande e mapear todo o cérebro humano, teríamos que ter um conjunto de dados 1.000 vezes maior (em comparação com o conjunto do mouse): estaríamos na ordem de zetabyte, como todo conteúdo digital criado em um ano no planeta Terra.

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Você vai ajudar? Todo esse cansaço pode ajudar em alguns avanços científicos, como entender se existem certas anormalidades nas comunicações cerebrais em pessoas com certos transtornos mentais. Mas, em outros casos, pode ser um fim em si mesmo, especialmente se você não entende como armazenar informações: entenda mecânica de impulsos não garante uma compreensão da complexidade das funções cognitivas.