فتح مرزهای مغزی: نقشه‌برداری کامل مغز مگس میوه با هوش مصنوعی

یک تیم از محققان ، برای اولین بار نقشه‌برداری کامل نورون به نورون و سیناپس به سیناپس مغز یک مگس میوه بالغ (Drosophila melanogaster)  را انجام داده‌اند که یک نقطه عطف بزرگ در مطالعه مغزها به شمار می‌آید. این گام مهم در علوم اعصاب در مجله Nature مطرح شده و شامل همکاری‌هایی از مؤسسات جهانی مختلف می‌باشد که هم پیچیدگی مغز مگس و هم بینش‌های بالقوه‌ای که می‌تواند در ارتباط با بیماری‌های عصبی انسانی ارائه دهد را نشان می‌دهد.

نقشه‌برداری پیشگامانه مغز: یک کانکتوم برای مگس میوه بالغ

پیشتر محققان مغز یک کرم C. elegans با 302 نورون و مغز یک لارو مگس میوه با 3000 نورون را نقشه‌برداری کرده بودند، اما مغز مگس میوه بالغ چندین برابر پیچیده‌تر است و تقریباً 140,000 نورون و حدود 50 میلیون سیناپس دارد که این نورون‌ها را به هم متصل می‌کند.

مگس‌های میوه 60% از DNA انسان را دارند و سه چهارم بیماری‌های ژنتیکی انسان نیز در مگس‌های میوه همتا دارند. فهم مغز مگس‌های میوه به عنوان یک قدم مهم در درک مغزهای گونه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر مانند انسان‌ها محسوب می‌شود.

این دستاورد بزرگ است چرا که تا کنون هیچ نقشه ی کامل مغزی برای یک حیوان بالغ با این پیچیدگی وجود ندارد.

تلاش مشترک در تحقیقات علوم اعصاب

این نقشه برداری نوین از مغز، می تواند یک دستاورد بزرگ در زمینه علوم اعصاب و هوش مصنوعی باشد، زیرا :

1. پیچیدگی و حجم داده‌ها: این اولین بار است که نقشه‌ای کامل و دقیق از مغز یک مگس میوه بالغ با تقریباً 140,000 نورون و حدود 50 میلیون سیناپس ساخته شده است. این میزان پیچیدگی بسیار بیشتر از تحقیقات قبلی است.

2. پیشرفت‌های هوش مصنوعی: این تحقیق نشان‌دهنده توانایی هوش مصنوعی در پردازش و تحلیل حجم عظیمی از داده‌ها است که به محققان اجازه می‌دهد تا نقشه‌برداری کامل مغز را انجام دهند.

3. پیشرفت در درک مغز انسان: با توجه به شباهت‌های ژنتیکی بین مگس‌های میوه و انسان، این تحقیق می‌تواند بینش‌های جدیدی در مورد عملکرد مغز انسان ارائه دهد و به درمان بیماری‌های عصبی کمک کند.

4. نقشه‌برداری دقیق: این نقشه به محققان اجازه می‌دهد تا با دقت بیشتری مغز را مطالعه کنند و ارتباطات بین نورون‌ها و رفتارها را شناسایی کنند.

5. همکاری جهانی: این پروژه با همکاری بیش از 287 محقق از 76 آزمایشگاه در سراسر جهان انجام شده است که نشان‌دهنده یک تلاش بزرگ و هماهنگ بین‌المللی است.

6. کاربردهای پزشکی: این تحقیق می‌تواند به توسعه درمان‌های جدید و اختصاصی برای بیماری‌های مغزی منجر شود و به بهبود دقت و کارایی پروتزهای عصبی کمک کند.

ساخت اطلس مغز: کنسرسیوم FlyWire

این نقشه توسط کنسرسیوم FlyWire که در دانشگاه پرینستون مستقر است و تیم‌هایی از بیش از 76 آزمایشگاه با 287 محقق در سراسر ، توسعه داده شده است.

پیشرفت‌های هوش مصنوعی و علوم اعصاب

این نقشه از 21 میلیون تصویر از مغز یک مگس میوه ماده ساخته شده است. با استفاده از یک مدل هوش مصنوعی که توسط محققان

نقشه‌برداری کل مغز با پیشرفت‌ها در محاسبات هوش مصنوعی ممکن شده است. بدون این پیشرفت‌ها، امکان نقشه برداری مسیر سیناپس و نورون ها به صورت دستی ممکن نبود. این نشان‌دهنده این است که هوش مصنوعی می‌تواند علوم اعصاب را به جلو ببرد.

اکنون که این نقشه مغزی مهیا شده است، می‌توانی پیوندهای بین نورون‌ها و رفتارها را شناسایی شوند.  هم چنین این توسعه می‌تواند به درمان‌های اختصاصی برای بیماری‌های مغزی منجر شود.

منبع:

DOI: 10.1038/s41586-024-07558-y

IF: 50.5 Q1

گردآورنده: خانم منا ابن التراب