gov-civil-vilareal.ptCientistas do Google e de Harvard criam um mapa 3D do cérebro humano usando 225 milhões de imagens
>Demonstrando quão extraordinário é o órgão do cérebro humano, uma equipe de cientistas com Google e Harvard University acaba de conjurar um incrível mapa codificado por cores de quase 4.000 axônios que se conectam a um único neurônio.
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Este deslumbrante mapa 3D navegável que representa apenas um milionésimo do córtex cerebral foi composto usando 225 milhões de imagens separadas e um supercomputador de 1,4 petabytes de dados. Os principais objetivos deste projeto eram produzir um novo recurso para estudar cérebros humanos e melhorar e escalar as tecnologias conectômicas subjacentes.
Mapear a desordem complicada de neurônios, sinapses e células neurológicas é uma tarefa formidável, na melhor das hipóteses, mas esses engenheiros diligentes alcançaram resultados admiráveis com este ambicioso projeto de massa cinzenta para criar algum tipo de diagrama de fiação do cérebro humano ('conectoma') baseado em seu 86 bilhões de neurônios ligados por meio de 100 trilhões de sinapses.
Crédito: Laboratório Google / Lichtman
Em janeiro de 2020, o Google lançou o conectoma hemibrain da mosca, um banco de dados online que fornece a estrutura morfológica e a conectividade sináptica de aproximadamente metade do cérebro de uma mosca-das-frutas. Este banco de dados detalhado e suas ferramentas de visualização alteraram totalmente a maneira como os circuitos e circuitos neurais são compreendidos no cérebro da mosca.
Agora em um grande avanço, Google e o Lichtman Lab da Harvard University apresentou um modelo alucinante de uma microssecção do cérebro humano, que começou com uma amostra microscópica obtida do lobo temporal de um córtex cerebral humano. Essa fatia foi tingida para maior clareza visual e, em seguida, revestida com resina para protegê-la e preservá-la.
A amostra cirúrgica foi então cortada em cubos em cerca de 5.300 fatias, cada uma com cerca de 30 nanômetros (nm) de espessura. Um microscópio eletrônico de varredura foi empregado próximo à imagem da amostra, com resolução máxima registrando até 4 nm. Tudo isso resultou na criação de 225 milhões de imagens bidimensionais que poderiam ser costuradas para manifestar um único volume 3D.
Os algoritmos de aprendizado de máquina examinaram cuidadosamente a fatia para identificar as diferentes células e suas estruturas subjacentes. Após algumas passagens por vários sistemas automatizados, os olhos humanos forneceram uma passagem de edição visual para algumas células para determinar se os algoritmos as estavam ou não identificando corretamente.
Crédito: Laboratório Google / Lichtman
O Google chamou esse resultado de Conjunto de dados H01 , e é considerado talvez o mapa do cérebro humano mais abrangente que existe. Contendo 50.000 células e 130 milhões de sinapses, além de segmentos celulares menores como axônios, dendritos, mielina e cílios, essa representação surpreendente nasceu apenas com a utilização de mais de um milhão de gigabytes de dados.
Mas o elemento insano desse avanço é que o Google rotula essa amostra em miniatura como apenas um milionésimo do volume de todo o cérebro humano.
À medida que a equipe do Lichtman Lab dimensiona esse mapa cerebral gigante ainda mais no futuro, todo o conjunto de dados H01 está disponível online para pesquisadores e estudiosos investigarem, com um artigo pré-impresso mostrando o trabalho disponível em bioRxiv .
