Европейская группа ученых построила первый атлас микроструктуры белого вещества человеческого мозга. Окончательные результаты проекта могут изменить лицо нейробиологии и медицины в ближайшее десятилетие.
Работа опиралась на новаторскую технологию МРТ и финансировалась программой ЕС по будущим и новым технологиям с грантом в 2 раза.4 миллиона евро. Участники проекта CONNECT были привлечены из ведущих исследовательских центров в странах Европы, включая Израиль, Великобританию, Германию, Францию, Данию, Швейцарию и Италию.
Исследователи проекта встретились сегодня в Париже, после 3 лет исследований, чтобы объявить о завершении проекта и представить отчет о своих выводах.
Новый атлас объединяет трехмерные изображения из МРТ 100 голов мозга добровольцев. Для этого компания CONNECT разработала передовые методы МРТ, обеспечивающие беспрецедентную детализацию и точность.
Профессор Дэниел Александер, член руководящего комитета CONNECT факультета компьютерных наук Калифорнийского университета, сказал: "Команда UCL использует новейшие алгоритмы компьютерного моделирования и оборудование для изобретения новых методов визуализации. Разработанные нами методы были ключом к созданию нового мозгового атласа CONNECT."
"Методы визуализации раскрывают новую информацию о структуре мозга, которая помогает нам понять, как низкоуровневая клеточная архитектура соотносится с высокоуровневыми мыслительными процессами."
В настоящее время биомедицинские исследовательские группы по всему миру, изучающие науку о мозге, полагаются на атлас мозга, созданный с помощью кропотливых и разрушительных гистологических методов на мозге нескольких людей, которые пожертвовали свои тела науке.
Новый атлас имитирует невозможный процесс кропотливого исследования каждого миллиметра мозговой ткани (из которых около 100 миллионов на мозг) с помощью микроскопа, оставляя мозг в тактическом состоянии.
Ключевым новшеством атласа является отображение микроскопических характеристик (таких как средний размер клеток и плотность упаковки) в белом веществе, которое содержит нейронные волокна, передающие информацию вокруг живого мозга. Результаты проекта, полученные с помощью передовых методов обработки изображений, обеспечивают новую глубину и точность в нашем понимании человеческого мозга в условиях здоровья и болезней.
Атлас описывает микроструктуру мозга в стандартизированном пространстве, что позволяет неспециалистам, таким как врачи или медицинские исследователи, использовать богатство содержащихся в нем знаний. Атлас содержит множество новых изображений, которые представляют различные микроскопические характеристики ткани, такие как диаметр волокна и плотность волокна в мозге, все оценено с помощью МРТ. Эти изображения будут служить эталоном для будущих исследований мозга как в медицине, так и в основах нейробиологии.
Проект значительно облегчит и продвинет будущие исследования структуры и функции белого вещества. Исторически сложилось так, что в неврологии подавляющее большинство исследовательских усилий было вложено в понимание и изучение серого вещества и нейронов, в то время как белому веществу уделялось относительно мало внимания.
Во многом это связано с отсутствием эффективных инструментов исследования белого вещества, хотя оно составляет примерно половину объема мозга. Новые методы МРТ, разработанные в CONNECT, позволяют исследователям впервые визуализировать микроструктуру живого мозга по всему мозгу.
Это открывает новые области в нашем понимании нашего самого сложного органа. В будущем участники проекта намерены использовать разработанную ими технологию для изучения динамики и временной зависимости микроструктуры белого вещества. Например, они будут искать отпечаток пальца или след, который когнитивная задача оставляет на микроструктуре белого вещества, кодируя новый опыт в проводке мозга.
Другое направление будущего – охарактеризовать и понять микроструктурные изменения, вызванные различными нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера или шизофрения, с целью разработки более эффективных диагностических процедур для этих и других разрушительных состояний.