والنتيجة هي الخريطة الرقمية الأكثر تفصيلاً، أو “الاتصال” للدماغ البشري.
ونشر ليختمان وزملاؤه يوم الخميس نتائج ونشرت جهودهم أيضًا في مجلة Science المرموقة الاداءات الانترنت الدماغ البشري لم يسبق له مثيل من قبل. إنها تأتي كاملة مع برنامج يسمح للزوار بالسير عبر مناظر طبيعية مجهرية للكائنات الفضائية، لذلك لا يستطيع Lichtman المفصل أن يقاوم الشعرية أثناء حديثه عنها.
وقال: “إنه عالم غريب داخل رأسك”. “الخلايا العصبية جميلة بشكل مذهل حقًا. لا يوجد طريقتان لذلك.”
صحيح أن الأفكار المكتسبة من عينات صغيرة لم تكشف بعد أسرار مرض التوحد، أو الفصام، أو الاكتئاب. وما زالوا غير قادرين على شرح ديناميكيات التعلم البشري والذاكرة والشخصية على المستوى الخلوي. ولكنها تمثل خطوة أولى مهمة في هذا الاتجاه، وتوفر لمحة مسبقة عن نوع الرؤى التي قد نراها في العقود المقبلة.
يحتوي هذا المشهد المعقد على هياكل غريبة لم يسبق لها مثيل من قبل، ولا توجد في أي كتاب مدرسي، وعلى حد تعبير ليشتمان، “غريب بشكل رائع”. تشير الخلايا العصبية في اتجاه واحد فقط من اتجاهين متقابلين. المحاور، وهي كابلات الألياف الضوئية لمسافات طويلة في الدماغ، غريبة الأطوار عن الخطوط المستقيمة “دوامة” تبدو مثل العمائم – ثم تنحل وتتحلل مرة أخرى في خطوط مستقيمة. مهما كان الغرض العديد من هذه التناقضات الغريبة هي موضوع الدراسة المستقبلية.
يقوم البعض بالفعل بتطوير نظريات تغيير النموذج وقد يكشفون عن رؤى جديدة أساسية حول كيفية عمل الدماغ. وقال ليختمان إن اكتشاف ما يبدو أنه “اتصال فائق” جديد ونادر للغاية يربط بين الأفراد له أهمية خاصة. تحتوي الخلايا العصبية على ألياف محورية تحمل المعلومات التي تعبر الدماغ. يحتوي كل تقاطع فائق على 50 نتوءًا أو أكثر حيث يوجد عادةً نتوء واحد فقط. يفترض ليشتمان أن هذه الهياكل قد تساعد في تفسير كيف تصبح العادات المكتسبة، مثل التوقف دون قصد عند الإشارة الحمراء، مشفرة في البنية الفيزيائية للدماغ.
يقول ليشتمان: “ربما تكون 99% من الوصلات بين المحاور وخلايا الدماغ الفردية هي تلك الوصلات الضعيفة للغاية”. ولكن “كلما كانت الروابط أقوى، كلما كان تدفق المعلومات أكثر كفاءة. وقد يكون هذا إحدى الطرق لتفسير حقيقة أنه بعد أن تتعلم شيئًا ما، لديك هذه القدرة التلقائية للقيام بذلك”.
تعد الدراسة الجديدة جزءًا من سلسلة أكبر من المشاريع التي تمولها مبادرة BRAIN، وهي مبادرة علمية كبرى أطلقتها إدارة أوباما في عام 2013 للكشف عن رؤى أساسية حول الدماغ البشري.
وقال إد لين، عالم الأعصاب في معهد ألين لعلوم الدماغ في سياتل والذي لم يشارك في الدراسة: “إنها صفقة كبيرة”. إن رسم الخرائط هو “الأول من نوعه في الإنسان”.
ليان تساعد في القيادة عنصر آخر من مبادرة BRAIN, وقال إن عمل ليختمان يمكن أن يحدث ثورة في فهمنا للدماغ البشري ويحسن بشكل كبير قدرتنا على علاج الأمراض.
وقال “لدينا فهم سيء للغاية لتلك الدائرة”. “تخيل أن هاتفك الخلوي معطل، وليس لديك أي فكرة عن مكونات الهاتف الخلوي أو كيفية اتصالها ببعضها البعض، وأنت تحاول إصلاحه. إذا لم نفهم كيف يتم تجميع الأشياء معًا، ففرصتنا في إصلاحها ضئيلة.
تم تمويل مشروع ليشتمان في الأصل كجزء من منحة مدتها خمس سنوات بقيمة 7 ملايين دولار من المعاهد الوطنية للصحة، وقد حصل مشروع ليشتمان مؤخرًا على 30 مليون دولار. أكثر من خمس سنوات من برنامج المعاهد الوطنية للصحة ذات الصلة. هدف الوكالة الفيدرالية هو تعزيز فهمنا للأمراض التي تؤثر على الإدراك والعاطفة.
المال الذي يمول الآخرين مشاريع ذات صلةوقد زودته المشاريع المشتركة المجانية لجوجل بالقوة الحسابية والعمالة الهندسية اللازمة للمشروع.
بعد تلطيخ، تم تقسيم عينة الدماغ البشري وتصويرها في ليشتمان معمليستخدم مهندسو Google التعلم الآلي لإعادة تجميع هذه القطع معًا واستخدام الألوان لجعل الأسلاك مرئية للعين المجردة.
ويهدف التحدي إلى إعادة إنشاء هذا النموذج الذي تبلغ مساحته 1 ملليمتر مكعب من الدماغ البشري والأفضل بكثير في الشكل الرقمي هو أن تصوير الدماغ البشري بأكمله يجب أن ينتظر. صورة دقيقة الدماغ البشري كله ويقول ليشتمان إن ذلك يعادل تقريبًا كمية البيانات التي يتم إنتاجها في جميع أنحاء العالم في عام واحد.
ولهذا السبب ستكون المحاولة التالية أكثر تواضعًا: على مدى السنوات الخمس المقبلة، يهدف ليختمان ومعاونوه إلى تصوير أول منطقة بحجم 10 ملليمترات مكعبة. أ دماغ الفأر. يعد المشروع دليلاً على مفهوم الهدف النهائي: دماغ فأر كامل، أكبر بـ 50 مرة.
يقول ليختمان: “إن الدماغ البشري أكبر بألف مرة من دماغ الفأر”. “ليس لدينا القدرة على تخزين تلك المعلومات.”
وقد يكون المردود من كل هذه الجهود هائلا في نهاية المطاف. ويأمل جوجل وآخرون في استخدام النتائج لتحسين قدرتهم على اختراع خوارزميات الذكاء الاصطناعي التي تشكل نموذجًا للدماغ البشري.
من جانبه، يأمل ليختمان في الإجابة على أسئلة جوهرية حول العقل البشري: كيف يتم تضمين تمثيلات العالم في رؤوسنا؟ ما هي الأسس المادية للمعرفة؟
لقد أخذه المشروع بالفعل إلى منطقة فكرية لم يتوقع دخولها أبدًا. وقد سمحت له تجربة الجلوس في مكتبه باستخدام أداة “NeuroGlancer” الجديدة بالتلاعب بالمشهد البصري للتوصيل العصبي باعتباره “رائعًا” و”ساحرًا” و”خياليًا”. أراد النقر على كل خلية.
مستشهداً بأسماء ماجلان وأمريكو فسبوتشي وغيرهم من المستكشفين المشهورين، أشاد ليشتمان بإثارة الاكتشاف.
يقول ليشتمان: “إن الأمر يشبه استخدام تلسكوب هابل أو تلسكوب جيمس ويب”. “لكنه ليس تلسكوبًا، إنه مجهر، يسمح لنا بالنظر إلى الداخل. بالطبع، هناك كل أنواع الأشياء التي لم نرها من قبل من قبل. نحن نستكشف Terra Incognita”.
يمكن التواصل مع آدم بيوري على [email protected].