Проект MICrONS опубликовал коннектом мозга мыши на полмиллиарда соединений
Команда австралийских и американских исследователей из Алленского института, Принстонского университета и Медицинского колледжа Бейлора опубликовали [1] трёхмерный коннектом мозга [2] мыши на полмиллиарда соединений и десятки тысяч нейронов. Работа над проектом заняла у учёных пять лет. Это вторая за этот год крупная визуализация участка мозга млекопитающего.
Проект по созданию коннектома назвали Machine Intelligence from Cortical Networks [3] (MICrONS). Его профинансировало исследовательское агентство США Advanced Research Projects Activity [4] (IARPA). Основной целью MICrONS стала визуализация активности отдельных частей нейронов и нейронной сети, направленная на совершенствование методов машинного обучения [5]. Также эти данные планируют применить в сфере нейробиологических и биомедицинских исследований.
Для проекта учёные взяли [6] один кусочек мозга мыши из зрительной коры размером 1,4 мм х 0.87 мм х 0.84 мм. Он в 400 раз больше образца [7], взятого для прошлогодней визуализации. Исследователи Медицинского колледжа Бейлора провели двухфотонную кальциевую визуализацию образца in vivo и отправили его в Алленский институт. Там учёные обработали его, нарезали на 27 тысяч тонких пластин и визуализировали методами микрокомпьютерной томографии, двухфотонной микроскопии и электронной микроскопии. В общей сложности за пол года учёные получили 150 миллионов изображений.
Обработкой и сегментацией изображений занялись специалисты Принстонского университета. Они использовали методы машинного обучения для сегментации и детальной обработки каждого компонента на изображении. В конце учёные провели обширную корректуру подмножества нейронов и аннотировали различные структурные особенности.
Всего программа определила около 200 тысяч клеток, 75 тысяч пирамидальных нейронов и 523 миллиона связей между ними. Многие клетки, по словам учёных, до этого никогда не были визуализированы в полном размере.
Результаты исследования учёные выложили в открытый доступ в облачных сервисах Brain Observatory Storage Service & Database (BossDB [8]) и Amazon Web Services (AWS). Google предоставила исследователям поддержку систем хранения и вычислений через Google Cloud. Кроме того, компания дала им доступ к инструменту визуализации с открытым исходным кодом Neuroglancer через Google Research.
Авторы проекта утверждают, что это самый большой мультимодальный набор данных коннектомов, выпущенный на сегодняшний день. Кроме того, это первая реконструкция нейронной цепи млекопитающих в нескольких функциональных областях мозга, сделанная при помощи электронной микроскопии.
Учёные опубликовали препринт исследования на сайте bioRxiv в статье «Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex [9]» DOI: doi.org/10.1101/2021.07.28.454025. Визуализации клеток мозга и связей между ними с общими объяснениями опубликованы [10] на сайте проекта. Кроме того, инструмент [11] авторов позволяет самостоятельно «погулять» по изучаемому участку мозга мыши.
За последние несколько лет вышло несколько больших визуализаций. В 2019 году учёные сделали [12] коннектом круглого червя Caenorhabditis elegans, состоящий из 386 нейронов для самца и 302 нейронов для гермафродита. В прошлом году учёные Исследовательского кампуса Джанелия в Вирджинии совместно с Google AI опубликовали [13] детализированную трёхмерную карту половины мозга плодовой мушки с 25 тысячами нейронов, образующих более 20 миллионов связей.
В июне этого года Исследователи Гарвардского университета совместно с Google AI создали [14] трёхмерную карту одной миллионной части человеческого мозга, состоящую [15] из 196 миллионов двумерных изображений. Объём обработанной информации составил 1,4 петабайта. Карта включила в себя визуализацию 130 миллионов синапсов.
Автор: ancotir
Источник [16]
Сайт-источник BrainTools: https://www.braintools.ru
Путь до страницы источника: https://www.braintools.ru/article/10532
URLs in this post:
[1] опубликовали: https://www.prnewswire.com/news-releases/brain-scientists-unveil-wiring-diagram-containing-200-000-cells-and-nearly-half-billion-connections-in-tiny-piece-of-a-mouses-brain-301344386.html
[2] мозга: http://www.braintools.ru/parts-of-the-brain
[3] Machine Intelligence from Cortical Networks: https://www.microns-explorer.org/cortical-mm3
[4] Advanced Research Projects Activity: https://www.iarpa.gov
[5] обучения: http://www.braintools.ru/article/5125
[6] взяли: https://alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/news-press/press-releases/brain-scientists-unveil-wiring-diagram-containing-200000-cells-and-nearly-half-billion-connections-t
[7] образца: https://www.microns-explorer.org/phase1
[8] BossDB: https://bossdb.org
[9] Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.07.28.454025v1
[10] опубликованы: https://www.microns-explorer.org/cortical-mm3#cell-types
[11] инструмент: https://ngl.microns-explorer.org/#!%7B%22dimensions%22:%7B%22x%22:%5B4e-9%2C%22m%22%5D%2C%22y%22:%5B4e-9%2C%22m%22%5D%2C%22z%22:%5B4e-8%2C%22m%22%5D%7D%2C%22position%22:%5B254224.5625%2C182768.8125%2C22258.5%5D%2C%22crossSectionScale%22:1.9075602118137613%2C%22projectionOrientation%22:%5B0.04187603294849396%2C0.10366685688495636%2C-0.0037659325171262026%2C0.9937229752540588%5D%2C%22projectionScale%22:227699.57371186817%2C%22layers%22:%5B%7B%22type%22:%22image%22%2C%22source%22:%7B%22url%22:%22precomputed://https://bossdb-open-data.s3.amazonaws.com/iarpa_microns/minnie/minnie65/em%22%2C%22subsources%22:%7B%22default%22:true%7D%2C%22enableDefaultSubsources%22:false%7D%2C%22tab%22:%22source%22%2C%22shaderControls%22:%7B%22normalized%22:%7B%22range%22:%5B86%2C172%5D%7D%7D%2C%22name%22:%22img65%22%7D%2C%7B%22type%22:%22image%22%2C%22source%22:%7B%22url%22:%22precomputed://https://bossdb-open-data.s3.amazonaws.com/iarpa_microns/minnie/minnie35/em%22%2C%22subsources%22:%7B%22default%22:true%7D%2C%22enableDefaultSubsources%22:false%7D%2C%22tab%22:%22source%22%2C%22shaderControls%22:%7B%22normalized%22:%7B%22range%22:%5B112%2C172%5D%7D%7D%2C%22name%22:%22img35%22%7D%2C%7B%22type%22:%22segmentation%22%2C%22source%22:%22precomputed://gs://iarpa_microns/minnie/minnie65/seg%22%2C%22tab%22:%22segments%22%2C%22annotationColor%22:%22#8f8f8a%22%2C%22selectedAlpha%22:0.41%2C%22notSelectedAlpha%22:0.06%2C%22segments%22:%5B%22864691135099901728%22%2C%22864691135207735929%22%2C%22864691135334584297%22%2C%22864691135358985048%22%2C%22864691135415666362%22%2C%22864691135609594119%22%2C%22864691135761634358%22%2C%22864691135855890478%22%2C%22864691135974639471%22%2C%22864691136039640318%22%2C%22864691137019596142%22%5D%2C%22segmentQuery%22:%22864691135207735929%2C%20864691136194248918%2C%20864691135517422218%2C%20864691135753932237%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135367058169%2C%20864691135293126156%2C%20864691136108768952%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135974639471%2C%20864691135953898760%2C%20864691136116205476%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135609687047%2C%20864691136951664863%2C%20864691136008689326%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136023889209%2C%20864691135564752471%2C%20864691136011067043%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136378815445%2C%20864691135584074360%2C%20864691137019596142%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136903144370%2C%20864691135809608652%2C%20864691136227020113%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135888577417%2C%20864691135440543560%2C%20864691135865773189%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135367033849%2C%20864691135117980637%2C%20864691135583884664%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135718541617%2C%20864691135099901728%2C%20864691135385422677%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691134884807418%2C%20864691135272206865%2C%20864691135617953423%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135593659947%2C%20864691135700409211%2C%20864691135233242713%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135975633475%2C%20864691135508879113%2C%20864691136084313196%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136023980601%2C%20864691135776732256%2C%20864691136811995507%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135337845734%2C%20864691135382556378%2C%20864691135358985048%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136436509342%2C%20864691135782544435%2C%20864691135334584297%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135815579983%2C%20864691136108938168%2C%20864691135975539779%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135848030814%2C%20864691135952122147%2C%20864691135761634358%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135497743635%2C%20864691135564739159%2C%20864691135517531786%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136903228594%2C%20864691135915343462%2C%20864691135462420637%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135775906989%2C%20864691136925601354%2C%20864691135415666362%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136378859477%2C%20864691136309871706%2C%20864691135884023664%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135937286404%2C%20864691136812081779%2C%20864691135609594119%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135761725238%2C%20864691135724393131%2C%20864691134988722810%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691136209328060%2C%20864691135855890478%2C%20864691136227167569%2C%20%20%20%20%20%20%20%20864691135953985800%2C%20864691136039640318%2C%20864691134988768122%22%2C%22colorSeed%22:3123229499%2C%22name%22:%22seg65%22%7D%2C%7B%22type%22:%22segmentation%22%2C%22source%22:%22precomputed://gs://minnie35_2020_meshed_seg/neuroglancer/seg/minnie35%22%2C%22tab%22:%22source%22%2C%22annotationColor%22:%22#979795%22%2C%22selectedAlpha%22:0.41%2C%22notSelectedAlpha%22:0.06%2C%22colorSeed%22:1012597943%2C%22name%22:%22seg35%22%7D%5D%2C%22showSlices%22:false%2C%22selectedLayer%22:%7B%22visible%22:true%2C%22layer%22:%22seg65%22%7D%2C%22layout%22:%7B%22type%22:%22xy-3d%22%2C%22orthographicProjection%22:true%7D%7D
[12] сделали: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1352-7
[13] опубликовали: https://ai.googleblog.com/2020/01/releasing-drosophila-hemibrain.html
[14] создали: https://ai.googleblog.com/2021/06/a-browsable-petascale-reconstruction-of.html
[15] состоящую: https://h01-release.storage.googleapis.com/landing.html
[16] Источник: https://habr.com/ru/news/571450/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=571450
Нажмите здесь для печати.