Mapeado em resolução total 1 milímetro do cérebro humano

Seis camadas de neurônios excitatórios codificados por cores por profundidade.
[Imagem: Google Research/Lichtman Lab]

Mapa do cérebro com resolução celular

A maioria, se não a totalidade, dos resultados científicos precisa ser comemorada, mas alguns nos mostram também o quão pouco sabemos.

Cientistas estão comemorando um feito histórico: Eles conseguiram mapear em detalhes, com resolução celular, uma parte do tecido cerebral humano - uma parte de exato 1 milímetro cúbico.

O tamanho do cérebro humano varia de acordo com o indivíduo, mas em média, fica entre 1.200 e 1.400 milímetros cúbicos - além disso, o cérebro humano está ficando maior década após década.

Ainda assim - ainda que um milímetro cúbico de tecido cerebral não pareça muito - o pequeno cubo contém 57 mil células, 230 milímetros lineares de vasos sanguíneos e 150 milhões de sinapses. Para somar tudo, os cientistas coletaram 1.400 terabytes de dados, o que equivale mais ou menos a 11 mil filmes de longa metragem em resolução 4K.

Isso exigiu uma colaboração entre uma equipe da Universidade de Harvard e da empresa Google, que trabalharam em conjunto durante 10 anos para combinar imagens de microscopia eletrônica com algoritmos de inteligência artificial para alinhavar cada pequena imagem em um quadro maior e então codificar por cores as células e a fiação extremamente complexa do cérebro dos mamíferos.

O objetivo final da colaboração é criar um mapa de alta resolução de toda a fiação neural do cérebro de um camundongo, o que deverá produzir cerca de 1.000 vezes a quantidade de dados que a equipe acaba de coletar a partir do fragmento de 1 milímetro cúbico do córtex humano.

"A palavra ‘fragmento’ é irônica," comenta o professor Jeff Lichtman. "Um terabyte é, para a maioria das pessoas, gigantesco, mas um fragmento de um cérebro humano - apenas um pedacinho minúsculo de cérebro humano - ainda equivale a milhares de terabytes."

Detalhe de maior resolução do mapa do cérebro, mostrando células individuais.
[Imagem: Google Research/Lichtman Lab]

Coisas estranhas

O mapa do milímetro cúbico do cérebro humano contém detalhes nunca antes vistos da estrutura do cérebro, incluindo um raro mas poderoso conjunto de axônios conectados por até 50 sinapses.

A equipe também notou coisas estranhas e inesperadas no tecido cerebral, como um pequeno número de axônios que formam extensas espirais. Como a amostra foi retirada de um paciente com epilepsia, eles não têm certeza se essas formações incomuns são patológicas ou simplesmente raras.

A equipe também desenvolveu um conjunto de ferramentas disponíveis publicamente, que os pesquisadores de todo o mundo poderão usar para examinar e anotar o conectoma, que é como eles chamam o estudo dessas conexões celulares. "Dado o enorme investimento colocado neste projeto, era importante apresentar os resultados de uma forma que qualquer outra pessoa pudesse se beneficiar deles," disse Viren Jain, membro da equipe.

A seguir, a equipe começará a estudar e mapear o cérebro do camundongo, começando pela formação do hipocampo, que é importante para a neurociência por seu papel na memória e nas doenças neurológicas.