Нейросеть помогла ученым из США создать точную модель живой клетки мозга
Работу живой клетки мозга промоделировали с невиданной ранее точностью при помощи компьютерной нейросети физиологи из США, сообщила 9 августа пресс-служба Седарс-Синайского медицинского центра (Калифорния, США).
В исследовании, опубликованном, по сообщению пресс-службы, в рецензируемом журнале Cell Report, рассказывается о качествах созданной модели нейрона, с помощью которой в будущем можно будет узнать происхождение различных неврологических расстройств и даже природу человеческого интеллекта.
«Модель описывает объемное распределение и процесс распространения электрических сигналов, которыми обмениваются нейроны при взаимодействии друг с другом. Этот обмен — фундамент, на котором строятся все функции мозга, — заявил главный автор исследования, ученый из отделения нейрохирургии Седарс-Синайского центра Костас Анастасиу. — Это позволяет нам воспроизвести работу мозга на уровне одной клетки».
По словам ученого, новая модель нейрона содержит полное описание электрической, генетической и биологической активности одной клетки и может быть использована для постановки десятков виртуальных экспериментов, невозможных или слишком сложных для того, чтобы провести их вживую. Так например, для определения влияния работы 50 генов на работу клетки в лаборатории пришлось бы ставить множество опытов, в каждом из которых «выключать» нужный ген и наблюдать результаты. В новой компьютерной модели экспрессию генов можно регулировать по желанию и сразу наблюдать результат.
Другое преимущество компьютерной модели — полный контроль ученого над «условиями» эксперимента. «Это дает возможность установить, как один параметр, допустим производство определенно белка в клетке, вызывает изменение в жизнедеятельности клетки и в конечном итоге приводит к патологическому состоянию, например эпилептическому припадку. В лабораторном опыте исследователь может доказать взаимосвязь (явлений — прим. ИА Красная Весна), но доказать причинность сложно», — сказал Анастасиу.
Модель была создана учеными на основе двух наборов данных об участке зрительной коры мыши. Первый набор данных содержал полные геномы десятков тысяч нейронов. Второй — электрические сигналы и физические свойства 230 нейронов из этого же участка мозга. Исследователи использовали машинное обучение, чтобы установить взаимосвязи в этих данных и построить полную модель 9200 нейронов и их электрической активности.
Стоит отметить, ученые из Седарс-Синайского медицинского центра работали над проектом совместно с Институтом исследований мозга Аллена (Сиэтл, США). «Эта работа хорошо отражает стремление Седарс-Синайского центра соединить математику, статистику, компьютерные науки и технологии при исследованиях в сфере биомедицины и здравоохранения. В конце концов, эти вычисления помогут нам понять глубочайшие тайны человеческого мозга», — заявил Джейсон Мур, заведующий кафедрой вычислительной биомедицины в Институте исследований мозга Аллена.
