古典的な道路地図帳を思い浮かべてほしい。携帯電話の電波が届かないときに曲がりくねった田舎道をナビゲートするために、グローブボックスに入れておくようなものだ。 道路地図帳が運転のための明確な道筋を作るように、人間の脳地図帳は神経学研究のために人間の脳の詳細な道筋を作る。 MITテクノロジー・レビューによれば、ハーバード大学とグーグルの科学者たちは、人間の脳の1立方ミリメートルの3次元ナノスケール解像度の地図を作成した。 このプロジェクトは サイエンスこのプロジェクトは『Science』誌に掲載されたもので、脳のごく一部しかカバーしていない。 しかし、これまでに作成された脳の画像としては最高解像度である。 この研究で実施された戦略や、複雑な脳マッピングの現在進行中の意味合いについては、こちらをお読みください。
ヒト脳アトラスとは何か？
上で説明したように、ヒト脳アトラスは、ヒトの脳の組織に関する情報を提供する包括的な参照ツールである。 様々なイメージング技術と脳組織分析によって作成されたこれらのアトラスは、研究者にとって様々な目的を果たす。 ハーバード大学とグーグルの研究者が推進した最近のプロジェクトは、特に「コネクトミクス」、つまりニューロンによって促進される細胞間の結合に焦点を当てた。
ヒト脳アトラス作成の課題
人間の脳は非常に複雑な器官であり、研究者はマッピング・プロジェクトにおいて様々な課題に直面する。 今回のプロジェクトでは、以下のような課題があった：
- サンプルを見つける死体組織は通常、脳マッピングの目的には劣化しすぎている。 その代わりにこのチームは、てんかん患者の発作を抑えるために、てんかん患者の脳から外科手術で摘出された組織の一部を使用した。
- サンプルの保存研究チームは脳サンプルを樹脂で保存し、分析のためにスライスする必要があった。 MITテクノロジー・レビューによれば、そのスライスは信じられないほど薄く、5,000枚にも及び、それぞれの厚さは人間の髪の毛の約1,000分の1である。
- 複雑な脳のつながりを追跡サンプルを保存しスライスした後、チームは高速電子顕微鏡でスキャンした。 脳サンプルをスキャンした後、研究チームはこれまでで最大の難関に直面した。
人間の脳をマッピングすることの意義
この脳アトラスは、これまでに作成された脳の最高解像度の画像として、科学的に重要な意味を持っている。 この地図は現在、Neuroglancerと呼ばれるウェブ・プラットフォームで公開されており、神経学的研究を始める他の研究者が利用できるようになっている。 例えば、ニューロン間で信号を伝達する軸索の中には、これまで各軸索が1つのシナプス結合しか形成しないと考えられていたにもかかわらず、最大50ものシナプスを持つマルチシナプス結合を形成しているものがある。 高解像度の公開脳アトラスを作成することで、研究チームは他の研究者が同様の発見をする道を開き、人間の脳の秘密をさらに解き明かすことになった。
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ニューロンのマッピングから脳内の個々の信号伝達メカニズムの詳細な分析まで、この先進的な脳アトラスは神経学的発見における重要な次のステップである。 さらに、このアトラスをパブリックドメインにすることで、研究チームは世界中の研究者にとって紛れもなく画期的なリソースを作成した。
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