Notícia

Pesquisadores publicam o maior conjunto de dados de conexões neurais de todos os tempos

Google Research e Laboratório do Dr. Jeff Lichtman, Universidade Harvard

Fonte

Universidade Harvard

Data

sábado, 11 maio 2024 11:55

Áreas

Bioengenharia. Bioinformática. Biologia. Ciência de Dados. Computação. Engenharia Biológica. Inteligência Artificial. Microbiologia. Neurociências. Neurologia.

Um milímetro cúbico de tecido cerebral pode não parecer muito. Mas considerando que esse pequeno cubo contém 57 mil células, 230 milímetros de vasos sanguíneos e 150 milhões de sinapses, tudo totalizando 1.400 terabytes de dados, os pesquisadores da Universidade Harvard e do Google Research acabaram de realizar algo estupendo.

Liderada pelo Dr. Jeff Lichtman, professor de Biologia Molecular e Celular, a equipe de Harvard ajudou a criar a maior reconstrução cerebral em 3D até o momento, mostrando em detalhes vívidos cada célula e sua rede de conexões, em uma peça do córtex temporal.

Publicado na revista Science, o estudo é o mais recente desenvolvimento de uma colaboração de quase 10 anos com cientistas do Google Research, combinando imagens de microscopia eletrônica do professor Lichtman com algoritmos de Inteligência Artificial (IA) para codificar por cores e reconstruir a rede extremamente complexa do cérebro de mamíferos. Os três primeiros coautores do artigo científico são o Dr. Alexander Shapson-Coe, ex-pós-doutorando em Harvard; o Dr. Michał Januszewski, pesquisador do Google Research e o Dr. Daniel Berger, pós-doutorando em Harvard.

O objetivo final, apoiado pela Iniciativa BRAIN dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH), é criar um mapa abrangente e de alta resolução da rede neural de um camundongo, o que implicaria cerca de 1.000 vezes a quantidade de dados que o grupo acabou de produzir a partir do fragmento milimétrico do córtex humano.

“A palavra ‘fragmento’ é irônica”, disse o professor Jeff Lichtman. “Um terabyte é, para a maioria das pessoas, gigantesco, mas um fragmento de um cérebro humano – apenas um pedacinho minúsculo de cérebro humano – ainda equivale a milhares de terabytes.”

O mapa mais recente contém detalhes nunca antes vistos da estrutura do cérebro, incluindo um conjunto raro, mas poderoso, de axônios conectados por até 50 sinapses. A equipe também notou coisas estranhas no tecido, como um pequeno número de axônios que formavam extensas espirais. Como a amostra foi retirada de um paciente com epilepsia, os pesquisadores não sabem se tais formações são patológicas ou simplesmente raras.

A área de pesquisa do professor Jeff Lichtman é a conectômica, que busca criar catálogos abrangentes da estrutura cerebral, até células individuais. Esses mapas completos revelariam informações sobre a função cerebral e as doenças, sobre as quais os cientistas ainda sabem muito pouco.

Os algoritmos de IA de última geração do Google permitem a reconstrução e o mapeamento do tecido cerebral em três dimensões. A equipe também desenvolveu um conjunto de ferramentas publicamente disponíveis que os pesquisadores podem usar para examinar e anotar o conectoma.

“Dado o enorme investimento colocado neste projeto, era importante apresentar os resultados de uma forma que qualquer outra pessoa pudesse se beneficiar deles”, disse o Dr. Viren Jain, colaborador do Google.

Em seguida, a equipe abordará a formação do hipocampo do camundongo, que é importante para a neurociência por seu papel na memória e nas doenças neurológicas.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Portal The Harvard Gazette (em inglês).

Fonte: Anne J. Manning, Universidade Harvard. Imagem: seis camadas de neurônios excitatórios codificados por cores, por profundidade. Fonte: Google Research e Laboratório do Dr. Jeff Lichtman, Universidade Harvard.

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