Най-подробната карта на мозък досега: 200 000 клетки, заснети докато работят

През 1979 г. биологът Франсис Крик, единият от откривателите на структурата на ДНК, изброява нещата, които е безсмислено да се искат от неврофизиолозите, защото са невъзможни. На първо място слага следното: точната схема на свързване на един кубичен милиметър мозъчна тъкан и начина, по който всичките ѝ неврони се задействат.

На 9 април 2025 г., четиридесет и шест години по-късно, точно това беше публикувано. Международният проект MICrONS представи в списание Nature карта на кубичен милиметър от зрителната кора на мишка: 200 000 клетки, 75 000 неврона със записана активност и 523 милиона синапси, връзките между тях. Работата е отнела девет години на над 150 изследователи от 22 институции.

Крик посочи тази задача като пример за невъзможното. Тя отне 46 години и е решена за парче мозък с размер на песъчинка.

Защо не е просто голяма карта

Обичайното описание на резултата е „най-подробната карта на мозъчни вериги при бозайник“. Това е вярно, но пропуска същината.

Досега имаше два отделни вида изследвания. Единият записва кои неврони се задействат, докато животното гледа нещо, но не знае как са свързани. Другият проследява как невроните са свързани, но в мъртва тъкан, за която не се знае какво е правила приживе. Новото при MICrONS е, че двете идват от една и съща тъкан.

Аналогията: досега имахме или електрическата схема на един квартал, или записа кои лампи светят и кога, но никога и двете за един и същи квартал. Сега е възможно да се питаме защо тази лампа светва, когато онази изгасне, и да се проследи по кой кабел минава сигналът.

Как е направено

Първо е записана работата. Мишката бяга на пътечка, будна, и гледа десетсекундни динамични сцени, докато уредите отчитат кои неврони се задействат. Сцените включват кадри от „Матрицата“ и „Лудия Макс: Пътят на яростта“, документалната трилогия Qatsi и екстремни спортове: мотокрос, скокове с парашут от скали и шейни. Изборът не е шега: за да работи зрителната кора на пълни обороти, трябва да гледа нещо сложно и бързо.

После е записана структурата. Мозъкът е изпратен в института „Алън“ в Сиатъл, където е нарязан на около 28 000 изключително тънки слоя. Всеки слой е сниман с електронен микроскоп. Екипът в Принстън прилага изкуствен интелект, за да проследи очертанията на всеки неврон през десетките хиляди слоеве и да го оцвети поотделно, след което хора проверяват свършеното.

Мащабът се схваща най-лесно чрез сравнение: един кубичен милиметър мозък на мишка е около 20 пъти по-голям от пълната карта на мозъка на плодовата мушица, която същите екипи завършиха преди това.

Какво променя

Данните са изцяло публични и изследователи по света вече ги използват. Екипът е построил и цифров двойник: изчислителен модел на мишия мозък, върху който може да се задават въпроси и да се получават хипотези. После те се проверяват в лаборатория. Тоест не всеки следващ въпрос изисква нова мишка и нови девет години.

Дългосрочната цел е медицинска. „Технологиите, разработени по този проект, ще ни дадат първата възможност наистина да разпознаем някаква необичайна схема на свързване, която поражда дадено разстройство“, казва Себастиан Сюнг от Принстън, един от ръководителите. Става дума за състояния, за които се предполага, че произлизат от нетипично свързване, например аутизъм и шизофрения.

През декември 2025 г. списание Nature Methods обяви конектомиката с електронна микроскопия за метод на годината. Това е признак, че резултатът не е единичен, а начало на работеща област.

Какво още не знаем

Мащабът трябва да се държи в главата. Един кубичен милиметър е приблизително песъчинка. Мозъкът на мишката е около хиляда пъти по-голям, а човешкият още около хиляда пъти отгоре. Да се картографира човешки мозък по същия начин не е задача за следващите девет години.

Изречението на Сюнг за аутизма и шизофренията описва възможност, а не постигнат резултат. Нито едно разстройство не е обяснено с тази карта. Тя дава инструмента, с който подобен въпрос изобщо може да бъде зададен.

И картата е на зрителната кора на мишка, която гледа филми. Каква част от наученото важи за други части на мозъка и за други видове е точно въпросът, на който публичните данни трябва да отговорят.