Учёные создали самую детальную 3D-карту мозга мыши

Команда Ло Цинмина создала 3D-атлас областей мозга мыши. [Фото предоставлено chinadaily.com.cn]

Учёные разработали самую детализированную 3D-карту мозга мыши из когда-либо созданных. Этот прорыв может революционизировать исследования мозговых расстройств, нейронных цепей и даже будущую хирургическую точность. Исследование, опубликованное во вторник в престижном журнале Nature, предлагает разрешение настолько высокое, что позволяет различать структуры размером всего 1 микрометр — примерно одну пятидесятую толщины человеческого волоса.

Работа велась под руководством команды из Хайнаньского университета и Хуачжунского университета науки и технологий в Китае, совместно с коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Проект преодолел давние ограничения в картировании мозга.

Традиционные атласы мозга часто представляли собой размытые двухмерные снимки с промежутками между срезами. Новый стереотаксический топографический атлас мозга мыши (STAM) обеспечивает бесшовное трёхмерное изображение с клеточной точностью.

«Это как переход от бумажной карты к живой интерактивной GPS-навигации для мозга», — пояснил академик Ло Цинмин, соавтор исследования и президент Хайнаньского университета. «Вы можете увеличивать, вращать и даже "препарировать" области в цифровом виде, чтобы изучать связи между нейронами или кровеносными сосудами».

Атласы мозга — важные инструменты для нейробиологов, подобно анатомическим руководствам для врачей. Они помогают исследователям ориентироваться в сложных структурах мозга, отслеживать заболевания или тестировать экспериментальные методы лечения. Однако до сих пор даже лучшие справочники — такие как широко используемый атлас мозга мыши Allen Institute — не обладали достаточным разрешением, чтобы чётко отображать отдельные клетки во всех измерениях.

Стереотаксический атлас меняет ситуацию. Используя собственную систему визуализации под названием Micro-Optical Sectioning Tomography, команда просканировала более 34 000 ультратонких срезов мозга мыши, окрашенных для выделения клеточных деталей. Результатом стала «цифровая модель, похожая на Lego», которая маркирует 916 областей мозга — 236 из них идентифицированы впервые — с беспрецедентной чёткостью.

Мыши играют ключевую роль в биомедицинских исследованиях, поскольку их мозг разделяет около 90% генов с человеком. Результаты исследований на мышах часто прокладывают путь к пониманию человеческих заболеваний, таких как Альцгеймер, Паркинсон или депрессия.

Чтобы обеспечить глобальный доступ, команда создала открытую и бесплатную онлайн-платформу, где исследователи и любознательные пользователи могут изучать атлас, загружать данные или даже моделировать операции на мозге. Система также совместима с традиционными картами мозга, облегчая переход для лабораторий по всему миру.

Международные эксперты высоко оценили работу. Доктор Хавьер де Фелипе из испанского Института Кахаля назвал её «чрезвычайно значительным достижением», а австралийский нейробиолог Джордж Паксинос — чьи собственные атласы мышиного мозга стали лабораторными стандартами — похвалил «беспрецедентное» качество данных.

Команда планирует расширить применение стереотаксического атласа — от тестирования лекарств до управления интерфейсами «мозг-компьютер». Ло также подчеркнул уникальные ресурсы провинции Хайнань: «Благодаря нашим ресурсам для исследований приматов эта работа может стать мостом между исследованиями на мышах и изучением человеческого мозга».

«Хотя мы нанесли на карту далёкие галактики, человеческий мозг остаётся одним из последних рубежей науки», — отметил Ло. Стереотаксический атлас теперь сокращает этот разрыв, демонстрируя, как микроскопические прорывы — вплоть до одного микрона — могут пролить свет на самый сложный орган человечества.