O que aprendemos com pequeno pedaço do cérebro de um camundongo?
Biotecnologia

O que aprendemos com pequeno pedaço do cérebro de um camundongo?

Nossos cérebros não são tão diferentes dos cérebros de camundongos, e um novo conjunto de dados enorme nos dá uma visão mais detalhada de ambos.

Neurocientistas apresentaram o mapa 3D mais detalhado da história do cérebro de mamíferos, criado a partir de um animal cuja arquitetura cerebral é muito semelhante à nossa: o camundongo.

O mapa e o conjunto de dados subjacente, que agora estão disponíveis gratuitamente ao público, representam mais de 200.000 neurônios e meio bilhão de conexões neurais dentro de uma parte do cérebro do roedor não maior do que um grão de areia.

A nova pesquisa faz parte do programa Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), que espera melhorar a próxima geração de algoritmos de machine learning por engenharia reversa do córtex cerebral — a parte do cérebro que nos mamíferos é responsável por funções como planejamento e raciocínio. Um consórcio de pesquisadores liderados por grupos do Allen Institute, Baylor College of Medicine e Princeton University coletou os dados.

“Algumas pessoas pensam que talvez os segredos fundamentais da inteligência humana sejam encontrados no estudo do córtex”, diz H. Sebastian Seung, professor de ciência da computação e neurociência em Princeton e cientista-chefe da MICrONS. “É por isso que tem sido um assunto tão misterioso e glamoroso na neurociência”. À medida que os cientistas aprendem mais sobre o cérebro, suas descobertas podem levar a uma Inteligência Artificial (IA) mais parecida com a humana.

A criação do mapa foi um projeto de cinco anos com três etapas. O primeiro envolveu medir o que o cérebro do camundongo fazia quando o animal estava vivo. Isso produziu mais de 70.000 imagens de células cerebrais ativas enquanto o roedor processava informações visuais. Em seguida, os pesquisadores do MICrONS cortaram um pequeno pedaço do cérebro e o fatiaram em mais de 25.000 pedaços ultrafinos. Em seguida, eles usaram microscopia eletrônica para tirar mais de 150 milhões de fotos de alta resolução desses fragmentos.

Os diagramas de conexão anteriores, como esses tipos de imagens são conhecidos, mapearam “conectomas” para mosca-das-frutas e cérebros humanos. Uma razão pela qual o MICrONS foi tão bem recebido é que o conjunto de dados tem o potencial de melhorar a compreensão do cérebro pelos cientistas e possivelmente ajudá-los a tratar distúrbios cerebrais.

Venkatesh Murthy, professor de biologia molecular e celular da Universidade de Harvard que estuda a atividade neural em camundongos, mas não estava envolvido no estudo, diz que o projeto dá a ele e a outros cientistas “uma visão panorâmica” de como os neurônios individuais interagem, com uma imagem esplêndida de alta resolução “congelada” na qual eles podem se aprofundar.

R. Clay Reid, um pesquisador sênior do Allen Institute e outro cientista-chefe do projeto MICrONS, admite que antes da investigação do programa ser concluída, ele pensava que esse nível de reconstrução era impossível.

Reid diz que, com o machine learning, o processo de transformar diagramas de conexão bidimensionais do cérebro em modelos tridimensionais ficou exponencialmente melhor. “É uma combinação engraçada de um campo muito antigo e uma nova abordagem”, diz.

Reid comparou as novas imagens aos primeiros mapas do genoma humano, no sentido de que fornecem percepções fundamentais para uso geral. Ele acredita que os mapas ajudarão a descobrir estruturas e relações anteriormente invisíveis dentro do cérebro.

“Considero isso, de muitas maneiras, o começo”, diz Reid. “Esses dados e essas reconstruções com IA podem ser usados ​​por qualquer pessoa com uma conexão à Internet e um computador, para fazer uma gama extraordinária de perguntas sobre o cérebro”.

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