Google publie la plus grande carte jamais réalisée en haute résolution de la connectivité cérébrale
C'est un cerveau de mouche des fruits, mais c'est quand même impressionnant
Des scientifiques de Google et du Janelia Research Campus en Virginie ont publié le plus grandcarte haute résolutionde connectivité cérébrale chez n'importe quel animal, en partageant un modèle 3D qui trace 20 millions de synapses connectant quelque 25 000 neurones dans le cerveau d'une mouche des fruits.
Le modèle est une étape importante dans le domaine de la connectomique, qui utilise des techniques d'imagerie détaillées pour cartographier les voies physiques du cerveau. Cette carte, connue sous le nom de connectome, couvre environ un tiers du cerveau de la mouche des fruits. À ce jour, un seul organisme, le ver rondC. elegans, a eu son cerveaucomplètement cartographiéde cette façon.
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La connectique a unréputation mitigéedans le monde scientifique. Les partisans soutiennent que cela aide à lier des parties physiques du cerveau à des comportements spécifiques, ce qui est un objectif clé des neurosciences. Maiscritiquesnotez qu'il n'a pas encore produit de percées majeures, et ils disent que le travail minutieux de cartographie des neurones est une ponction sur des ressources qui pourraient être mieux utilisées ailleurs.
La reconstruction est sans aucun doute une merveille technique, a déclaré Mark Humphries, neuroscientifique à l'Université de Nottingham.Le bord. Mais, a-t-il dit, c'est aussi principalement une ressource que d'autres scientifiques peuvent désormais utiliser. Il ne répondra pas en lui-même à des questions scientifiques urgentes ; mais cela pourrait soulever des mystères intéressants.
La carte 3D réalisée par Google et l'équipe FlyEM de Janelia est certainement une prouesse technique, fruit à la fois de méthodes automatisées et d'un travail humain laborieux.
La première étape de la création de la carte consistait à découper des sections de cerveau de mouche des fruits en morceaux d'à peine 20 microns d'épaisseur, soit environ un tiers de la largeur d'un cheveu humain. Les mouches des fruits sont un sujet courant en connectomique car elles ont un cerveau relativement simple de la taille d'une graine de pavot, mais affichent des comportements complexes comme des danses de parade nuptiale.
Ces tranches de cerveau sont ensuite imagées en les bombardant de flux d'électrons provenant d'un microscope électronique à balayage. Les données résultantes comprennent quelque 50 000 milliards de pixels 3D, ou voxels, qui sont traités à l'aide d'un algorithme qui trace les chemins de chaque cellule.
Il a fallu deux ans aux scientifiques pour relire le modèle 3DMalgré les prouesses algorithmiques de Google, il fallait encore beaucoup de travail humain pour vérifier le travail du logiciel. La société affirme qu'il a fallu deux ans et des centaines de milliers d'heures aux scientifiques de Janelia pour relire la carte 3D, vérifiant l'itinéraire de chacune des 20 millions de synapses chimiques à l'aide de casques de réalité virtuelle et d'un logiciel d'édition 3D personnalisé.
Même alors, la carte résultante ne couvre qu'une partie du cerveau de la mouche des fruits, connue sous le nom d'hémicéphale. Au total, le cerveau d'une mouche des fruits contient 100 000 neurones, tandis qu'un cerveau humaina à peu près86 milliards. Cela suggère à quel point nous sommes loin de créer un connectome complet de nos propres voies neuronales.
Joshua Vogelstein, ingénieur biomédical et co-fondateur du projet Open Connectome, a déclaréLe bordque le travail serait une aubaine pour les scientifiques. Vogelstein a déclaré que dans la décennie à venir, les données fournies par de tels projets commenceraient enfin à produire des résultats.
Je crois que les gens étaient impatients de savoir ce que [les connectomes] fourniraient, a déclaré Vogelstein. Il s'écoule souvent environ 15 ans entre le démarrage d'une bonne technologie et la réalisation d'une véritable science à l'aide de cette technologie. Maintenant, c'est 15 ans plus tard et nous pouvons commencer à faire de la science.
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Google et l'équipe FlyEM ont rendu les données qu'ils ont collectéesdisponible pour tout le monde à voiret télécharger. Le groupe a également publié unpapier pré-imprimédécrivant leur méthodologie, et disent qu'ils publieront plus d'articles sur leur travail dans les semaines à venir.
