Investigadores de Google AI y Harvard utilizan mapeo 3D para generar imágenes detalladas del cerebro humano

Author Team Estudio Arquitectos

Published on: mayo 13, 2024

Investigadores de Google y Harvard generan imágenes de cerebros humanos

Investigadores de Google y la Universidad de Harvard publicaron recientemente un nuevo conjunto Usando imágenes detalladas del cerebro humano y sus redes neuronales. AI y mapeo 3D. Esta investigación es una colaboración de diez años entre el equipo de investigación de Connectomics de Google Research y Jeff Lichtman de la Universidad de Harvard y otros. Investigadores de la Universidad de Harvard recopilaron un gran conjunto de datos utilizando muestras de cerebro donadas que fueron extraídas durante una cirugía de una mujer con epilepsia. Jeff Lichtman y su equipo utilizaron microscopía electrónica de barrido multihaz para recopilar imágenes de alta resolución de más de 5.000 secciones de tejido.

Sólo este proceso tomó 326 días. Aquí es donde interviene el equipo de investigación de Google y su inteligencia artificial y mapas 3D. Reunieron los datos de la imagen y generaron una estructura 3D que detalla cada celda. Combinando imágenes cerebrales con procesamiento y análisis de imágenes basadas en inteligencia artificial, investigadores de Google y la Universidad de Harvard han reconstruido con éxito casi todas las células y todas sus conexiones en una pequeña porción de tejido cerebral humano donado, aproximadamente la mitad del tamaño de un grano.

Hilos axonales | Imagen cortesía de Google Research y el Laboratorio Lichtman (Universidad de Harvard) Representada por Daniel Berger |

Las redes neuronales aprovechan la inteligencia artificial y el mapeo 3D para permitir una vida detallada

Las imágenes de redes neuronales producidas mediante inteligencia artificial y mapeo 3D pueden ser la colección más grande de estructuras cerebrales humanas jamás producida. de google El equipo dice que contabilizar esta pequeña porción de un cerebro humano donado ya requeriría más de 1 millón de gigabytes de datos, o 1,4 petabytes. Las muestras utilizadas para las fotografías de alta resolución procedían de una parte de la corteza llamada lóbulo temporal anterior, que tiene seis capas. Investigadores de Google y la Universidad de Harvard agregaron colores a las neuronas según su tamaño y tipo, haciendo que las capas de neuronas sean visibles y fáciles de identificar para su estudio.

este Universidad Harvard Utilizando pequeñas muestras de tejido de aproximadamente un milímetro cúbico de tamaño, los investigadores de Google descubrieron múltiples células y conexiones. Contiene alrededor de 50.000 células, que son los componentes básicos del sistema nervioso, y alrededor de 150 millones de sinapsis, los puntos del cerebro donde se transmiten las señales entre neuronas o células nerviosas. Descubrimos que algunos pares de neuronas de la muestra estaban muy estrechamente conectados entre sí, con hasta 50 conexiones sinápticas entre ellas en algunos casos. Hasta ahora, los investigadores no están seguros de por qué estas conexiones son tan fuertes y la investigación continúa.

Un milímetro cúbico de muestra de tejido contiene aproximadamente 50.000 células y aproximadamente 150 millones de sinapsis.

Investigadores descubiertos en el cerebro humano.

Investigadores de Google y Harvard señalaron en un artículo publicado que tienen varias sorpresas guardadas. estudiar. El uso de inteligencia artificial y mapeo 3D les permitió ver la aparición de «hilos axonales». Por contexto, los axones son como cables largos que se extienden desde las neuronas, transportan señales fuera del cuerpo celular y desempeñan un papel importante en el transporte de mensajes por todo el sistema nervioso. En las muestras de tejido, los investigadores encontraron que algunas estaban enrolladas o enrolladas en lugar de extendidas. Estas estructuras son poco comunes e incluso se han encontrado en algunos casos en la muestra.

En algunos casos, estas espirales axonales se observaron en la superficie de otro tipo de células. Los investigadores aún no saben cuál es la función o el propósito exacto de estos hilos axonales, por qué se forman o qué papel desempeñan en el sistema nervioso. Los investigadores también encontraron que los axones verdes indican a las neuronas que envíen «señales excitadoras», mientras que una serie de axones azules indican a las neuronas que no envíen señales excitadoras. En pocas palabras, una neurona recibe señales de muchos axones, algunos de los cuales le dicen que las acepte y otros que no las acepte.

Las neuronas del cerebro están estrechamente conectadas.

Multiplique este proceso por los miles de millones de neuronas en el cerebro y verá que hay mucha comunicación y actividad en el cerebro todo el tiempo. Desde la publicación de imágenes detalladas del cerebro humano utilizando inteligencia artificial y mapeo 3D, los investigadores ahora esperan utilizar los datos para hacer aún más descubrimientos.

A continuación, están estudiando las conexiones del cerebro, con el objetivo de comprender cómo se forman los recuerdos y qué causa los trastornos neurológicos y afecciones como el autismo y el Alzheimer. Este trabajo ya está en marcha estudiando la estructura del hipocampo de ratones. Google y otros investigadores han colaborado con un equipo del Instituto Austriaco de Ciencia y Tecnología en el estudio.

Investigadores de Google y Harvard utilizan inteligencia artificial y mapeo 3D para mostrar imágenes de neuronas inhibidoras en el cerebro humano