Các nhà khoa học của Google và nhóm nghiên cứu FlyEM thuộc Viện Janelia (Mỹ) vừa công bố bản đồ mạng lưới thần kinh năo động vật chi tiết nhất từ trước đến nay.
Đây là cột mốc mới trong lĩnh vực nghiên cứu bản đồ mạng lưới thần kinh năo sử dụng kỹ thuật quét ảnh (c̣n gọi là kết nối học - connectomic). Một lĩnh vực mới của khoa học thần kinh, tập trung nghiên cứu sự liên kết giữa các phần năo và trong các phần của năo.
Một phần mạng lưới thần kinh năo ruồi giấm, kết quả từ nghiên cứu của Google và Viện Janelia. Ảnh: Google, FlyEM.
Chia sẻ với The Verge, Mark Humphries, nhà thần kinh học thuộc Đại học Nottingham, khẳng định connectomic là lĩnh vực tuyệt vời, là nguồn tài nguyên cho nhiều nhà khoa học. Tuy chưa thể giải quyết những vấn đề cấp bách, nó sẽ mở ra những bí ẩn thú vị.
Bản đồ thần kinh năo 3D do Google và FlyEM tạo ra là thành tựu khoa học kỹ thuật mới nhất, sản phẩm từ sự kết hợp giữa con người và máy móc.
Ruồi giấm là vật thí nghiệm ưa thích của các nhà khoa học v́ chúng có cấu tạo năo đơn giản nhưng vẫn có khả năng kiểm soát, thực hiện các hành vi phức tạp như mời gọi bạn t́nh.
Đầu tiên, các nhà khoa học tiến hành cắt năo ruối giấm thành các lớp dày 20 micron (1/3 chiều rộng sợi tóc người). Họ xây dựng h́nh ảnh bằng cách đập từng lớp năo bởi luồng electron từ kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscope). Dữ liệu sau đó được sử dụng để tạo ra h́nh ảnh 3D gồm 50 ngh́n tỷ điểm ảnh 3 chiều (voxel), được xử lư bởi thuật toán máy tính.
Bên cạnh sự trợ giúp của AI, các nhà nghiên cứu đă dành hàng trăm ngh́n giờ để xác định từng khớp thần kinh trong số 20 triệu khớp, cùng với kính thực tế ảo và phần mềm chỉnh sửa 3D để đảm bảo h́nh ảnh cho ra là chính xác.
Ngay cả mất nhiều thời gian đến vậy, họ cũng chỉ cho ra kết quả của 1/3 bộ năo ruồi giấm. Hiện chỉ có một sinh vật duy nhất được tạo ra bản đồ mạng lưới thần kinh năo đầy đủ là giun tṛn Caenorhabditis elegans.
H́nh ảnh dưới dạng 3D thể hiện 20 triệu khớp thần kinh kết nối hơn 25 ngh́n tế bào thần kinh của 1/3 năo ruồi giấm.
Một năo ruồi giấm chứa khoảng 100.000 nơ-ron, trong khi năo người là 86 tỷ nơ-ron. Điều đó cho thấy vẫn cần rất nhiều nỗ lực nghiên cứu để tạo ra bản đồ thần kinh năo người một cách đầy đủ.
Từ khi xuất hiện, connectomic tiếp nhận nhiều ư kiến trái chiều. Những người ủng hộ cho rằng lĩnh vực này giúp kết nối các bộ phận vật lư của năo bộ với từng hành vi cụ thể - mục tiêu của khoa học thần kinh. Trong khi nhóm phản đối lập luận rằng nó vẫn chưa tạo ra bước đột phá lớn nào. Việc lập bản đồ thần kinh tiêu tốn nhiều thời gian, tài nguyên có thể được sử dụng cho những mục đích khác.
Dù vậy th́ Joshua Vogelstein, kỹ sư y sinh và đồng sáng lập dự án Open Connectome, cho rằng bước tiến này sẽ giúp ích rất nhiều cho chúng ta trong vài thập kỷ tới.
Toàn bộ kết quả nghiên cứu được Google và FlyEM đăng tải công khai để mọi người theo dơi. Họ cũng lên kế hoạch chia sẻ tài liệu liên quan đến dự án cho những ai muốn thực hiện nghiên cứu.
VietBF © sưu tầm