Duke përdorur një grimcë nga truri i miut, me përmasat e një kokrre rëre, shkencëtarët kanë krijuar hartën e parë të saktë dhe tredimensionale të trurit të një gjitari.

Kjo hartë përshkruan në detaje formën, funksionin dhe aktivitetin e 84 mijë neuroneve – struktura të degëzuara që transmetojnë mesazhe përmes një “krahu” të gjatë të quajtur aksone dhe pastaj përmes më shumë se 500 milion ‘sinapsave’, si dhe përfshin 200 mijë qeliza të tjera të trurit.

Pjesa e vogël e indit përmbante 5.4 kilometra lidhje neuronale – gati një herë e gjysmë gjatësia e Central Park-ut në New York.

Ky punim është përmbyllja e gati një dekade kërkimesh nga 150 shkencëtarë në 22 institucione, të udhëhequr nga Instituti Allen për Shkencën e Trurit, Kolegji i Mjekësisë Baylor dhe Universiteti Princeton, shkruan cnn.

“Një nga rezultatet anësore të këtij projekti është që na tregon sa jashtëzakonisht i bukur është truri”, tha Dr. Forrest Collman, drejtor i asociuar për të dhëna dhe teknologji në Institutin Allen, në një video të shpërndarë nga organizata.

“Vetëm duke parë këto neurone, mund të shohësh detajet dhe përmasat e tyre në një mënyrë që të bën të vlerësosh trurin me një ndjenjë habie, ashtu si kur shikon një fotografi të një galaktike shumë, shumë larg”, shtoi ai.

Kjo hartë e jashtëzakonshme përfaqëson vetëm 1/500 e vëllimit të plotë të trurit të një miu, megjithatë ekipi përfundoi me 1.6 petabajt të dhëna – një sasi marramendëse që barazohet me 22 vite video HD pa ndërprerje.

Projekti, i njohur si Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), i ka bërë këto të dhëna publike.

Studiuesit e përshkruan këtë punë në disa artikuj të publikuar në revistën Nature më 9 prill.

Ndërtimi i aktivitetit të trurit

Për të ndërtuar hartën, shkencëtarët në Kolegjin e Mjekësisë Baylor në Houston, SHBA filluan duke përdorur mikroskopë të specializuar për të regjistruar aktivitetin e trurit në një pjesë indi prej 1 milimetër kub në kontekrtin vizual të një miu laboratorik — aty ku kafsha përpunon atë që sheh — gjatë disa ditëve.

Studiuesit u siguruan që miu të ishte zgjuar dhe të merrte stimuj vizualë gjatë imazherisë duke e lënë të vraponte në një rrip vrapimi dhe të shikonte skena 10-sekondëshe nga filma të ndryshëm, përfshirë “The Matrix” dhe “Mad Max: Fury Road”. Sipas një njoftimi nga Universiteti Princeton, pjesë nga YouTube me sporte ekstreme si motocross, luge dhe BASE jumping ishin gjithashtu pjesë e rotacionit të pamjeve.

Më pas, pasi miu u eutanazua, studiuesit nga Instituti Allen në Seattle morën të njëjtin milimetër kub të trurit dhe e prenë në më shumë se 28 mijë shtresa, secila sa 1/400 e trashësisë së një qime njerëzore, duke bërë fotografi të çdo shtrese gjatë procesit. Ata më pas rikonstruktuan imazhet në një përbërje të vetme.

“Kjo na mori rreth 12 ditë e 12 net me ekipin që punonte me turne 24 orë në ditë; jo sepse i prisnim me dorë, por ishte një makinë automatike”, tha Dr. Nuno Maçarico da Costa, hulumtues i asociuar në Institutin Allen.

“Duhej të ishim aty për të ndalur makinën në çdo moment nëse mendonim se do të humbim më shumë se një pjesë rresht. Nëse kjo ndodhte”, tha da Costa, “eksperimenti do të duhej të fillonte nga e para, duke shtuar se i gjithë procesi ishte shumë stresues”.

Një ekip në Universitetin Princeton në New Jersey më pas përdori mjete të të mësuarit makinerik dhe inteligjencës artificiale për të ndjekur çdo neuron nëpër shtresat e indit, duke i ngjyrosur neuronet në mënyrë që të ndriçoheshin individualisht — një proces i quajtur segmentim. Informacioni i gjeneruar nga inteligjenca artificiale kontrollohet dhe verifikohet nga shkencëtarët e përfshirë, një proces që vazhdon ende.

Kjo punë është përmbyllur me një pamje të bashkuar të asaj që shkencëtarët e quajnë “konektoma” e trurit të miut — një hartë që tregon se si janë të organizuara pjesë të caktuara të trurit të miut dhe ofron njohuri mbi mënyrën se si bashkëpunojnë lloje të ndryshme qelizash.

“Konektoma është fillimi i transformimit digjital të shkencës së trurit”, tha Dr. Sebastian Seung, Profesor Evnin i Neuroshkencës në Universitetin Princeton dhe profesor i shkencave kompjuterike.

“Me vetëm disa shtypje tastiere mund të kërkosh informacion dhe të marrësh rezultate brenda sekondash. Disa nga ato të dhëna dikur kërkonin një tezë të tërë doktorature për t’u mbledhur. Dhe kjo është fuqia e transformimit digjital”, tha ai në një deklaratë për shtyp.

Sfidë e pamundur?

Hartëzimi i trurit në këtë mënyrë është konsideruar prej kohësh një sfidë e pamundur. Biologu molekular Francis Crick, fitues i Çmimit Nobel për përshkrimin e strukturës së ADN-së, kishte sugjeruar se neuroshkencëtarët nuk do të mund të arrinin kurrë një kuptim kaq të detajuar të trurit.

“Nuk ka kuptim të kërkosh të pamundurën, si për shembull, diagramën e saktë të lidhjeve për një milimetër kub të indit të trurit dhe mënyrën se si të gjithë neuronët e tij aktivizohen”, shkroi ai në Scientific American në vitin 1979.

“Konektoma” e trurit të miut ndërtohet mbi punë të ngjashme të kryera te krijesa edhe më të vogla: konektoma e krimbit nematod C. elegans u përfundua në vitin 2019, dhe shkencëtarët publikuan një hartë të të gjithë neuroneve të trurit të mizës së frutave në vitin 2024.

Një milimetër kub i trurit të miut është rreth 20 herë më i madh se truri i plotë i mizës së frutave dhe shumë më kompleks, thanë studiuesit. Megjithatë, synimi është që në të ardhmen e afërt të arrihet hartëzimi i të gjithë konektomës së trurit të miut.

“Mendoj se për momentin përgjigjja është jo, nuk është e realizueshme, por mendoj se të gjithë kanë ide shumë të qarta për mënyrën se si mund të kapërcehen këto pengesa. Shpresojmë që për tre ose katër vjet të mund të themi: po, është e mundur”, i tha Collman rrjetit CNN.

Megjithatë, ai shtoi se hartëzimi i konektomës së trurit të njeriut me të njëjtën saktësi sinaptike do të ishte një përpjekje shumë më e vështirë. “Truri i njeriut është rreth 1500 herë më i madh se ai i miut, dhe kjo sjell një sërë pengesash… teknike dhe etike për ta realizuar”, tha ai.

Megjithatë, mund të jetë e mundur të gjurmohen aksonet në të gjithë trurin e njeriut, edhe nëse jo lidhjet sinaptike, shtoi Dr. Clay Reid, hulumtues i lartë në fushën e shkencës së trurit në Institutin Allen.

“Mundësia për të rindërtuar të gjithë trurin e njeriut në nivelin e të gjitha lidhjeve… kjo është diçka për një të ardhme shumë të largët”, shtoi ai.

Një mënyrë e re për të studiuar Alzheimer

Neokorteksi është veçanërisht interesant për t’u studiuar, sepse kjo pjesë e trurit është ajo që e dallon trurin e gjitarëve nga ai i vertebrorëve të tjerë, thanë Dr. Mariela Petkova, hulumtuese, dhe Dr. Gregor Schuhknecht, studiues postdoktoral, që të dy në departamentin e biologjisë molekulare dhe qelizore në Universitetin Harvard. Petkova dhe Schuhknecht nuk kanë qenë të përfshirë në krijimin e hartës së trurit të miut.

“Studiuesit u përqendruan në këtë rajon sepse përgjithësisht konsiderohet si qendra e njohjes së lartë dhe luan një rol kyç në perceptimin shqisor, përpunimin e gjuhës, planifikimin dhe marrjen e vendimeve”, shkruan ata në një artikull të publikuar bashkë me studimin.

“Është e jashtëzakonshme se këto funksione, ndonëse dukshëm të ndryshme, bëhen të mundshme nga një plan ndërtimi që gjendet, me disa ndryshime, në të gjitha zonat kortikale dhe te të gjithë gjitarët”, shtuan ata.

Minjtë laboratorikë tashmë përdoren gjerësisht për të kuptuar sëmundjet njerëzore, dhe një kuptim më i mirë i formës dhe funksionit të trurit të miut do të ofrojë mundësi të reja për të studiuar çrregullime të trurit të njeriut si Alzheimeri, Parkinsoni, autizmi dhe skizofrenia, të cilat lidhen me ndërprerje në komunikimin nervor.

“Nëse ke një radio të prishur dhe ke diagramën elektrike, do të jesh në një pozitë më të mirë për ta rregulluar”, tha da Costa në një deklaratë për shtyp.

“Ne po përshkruajmë një lloj harte Google apo plani ndërtimi të kësaj kokrre rëre. Në të ardhmen, mund ta përdorim këtë për të krahasuar lidhjet e trurit në një mi të shëndetshëm me ato në një model sëmundjeje”, pohoi ai.