Cerveau

Des scientifiques de Google et de Harvard créent une carte 3D du cerveau humain à l'aide de 225 millions d'images

2024

Démontrant à quel point le cerveau humain est un organe extraordinaire, une équipe de scientifiques avec Google et l'Université Harvard vient d'évoquer une étonnante carte codée par couleur de près de 4 000 axones entrants se connectant à un seul neurone.

Cette superbe carte 3D consultable qui ne représente qu'un millionième du cortex cérébral a été composé à l'aide de 225 millions d'images séparées et d'un super ordinateur de 1,4 pétaoctet de données. Les principaux objectifs de ce projet étaient de produire une nouvelle ressource pour l'étude du cerveau humain et d'améliorer et de mettre à l'échelle les technologies connectomiques sous-jacentes.

combien de temps gretel et hansel

Cartographier le fouillis alambiqué de neurones, de synapses et de cellules neurologiques est au mieux une tâche formidable, mais ces ingénieurs diligents ont obtenu des résultats admirables avec cet ambitieux projet de matière grise visant à créer une sorte de schéma de câblage du cerveau humain ('connectome') basé sur ses 86 milliards de neurones reliés via 100 trillions de synapses.

Crédit : Google/Laboratoire Lichtman

En janvier 2020, Google a publié le fly hemibrain connectome, une base de données en ligne fournissant la structure morphologique et la connectivité synaptique d'environ la moitié d'un cerveau de mouche des fruits. Cette base de données détaillée et ses outils de visualisation ont totalement modifié la façon dont les circuits et les voies neuronales sont compris dans le cerveau de la mouche.

Maintenant dans un énorme avancement, Google et le Lichtman Lab de l'Université Harvard a présenté un modèle époustouflant d'une microsection du cerveau humain, qui a commencé avec un échantillon microscopique obtenu à partir du lobe temporal d'un cortex cérébral humain. Cette tranche a été colorée pour plus de clarté visuelle, puis enduite de résine pour la protéger et la préserver.

L'échantillon chirurgical a ensuite été découpé en dés d'environ 5 300 tranches chacune d'environ 30 nanomètres (nm) d'épaisseur. Un microscope électronique à balayage a été utilisé à côté de l'image de l'échantillon, avec une résolution maximale enregistrant jusqu'à 4 nm. Tout cela a abouti à la création de 225 millions d'images bidimensionnelles qui pouvaient être assemblées pour former un seul volume 3D.

Des algorithmes d'apprentissage automatique ont soigneusement analysé la tranche pour identifier les différentes cellules et leurs structures sous-jacentes. Après quelques passages par divers systèmes automatisés, les yeux humains ont fourni une passe d'édition visuelle pour certaines cellules afin de déterminer si les algorithmes les identifiaient correctement ou non.

Crédit : Google/Laboratoire Lichtman

Google a nommé ce résultat le Jeu de données H01 , et il est considéré comme peut-être les cartes les plus complètes du cerveau humain qui existent. Contenant 50 000 cellules et 130 millions de synapses, en plus de segments cellulaires plus petits comme les axones, les dendrites, la myéline et les cils, ce rendu surprenant n'est né qu'en utilisant plus d'un million de gigaoctets de données.

Mais l'élément insensé de cette avancée est que Google qualifie cet échantillon miniature d'un millionième du volume de l'ensemble du cerveau humain.

Alors que l'équipe du Lichtman Lab étend encore plus loin cette carte du cerveau géant à l'avenir, l'ensemble des données H01 est disponible en ligne pour que les chercheurs et les universitaires puissent l'étudier, avec un document de préimpression montrant les travaux disponibles sur bioRxiv .