Az így kapott sejtatlasz, amelyet a napokban ismertettek a Science című folyóiratban, és amely online is elérhető, a neuronok közötti kapcsolatok új mintáit tárja fel, valamint olyan sejtek létezésére derít fényt, amelyek maguk köré tekeredve csomókat képeznek, és egymás tükörképeiként létező neuronpárokat is feltár.

A 3D térkép körülbelül egy köbmilliméternyi agyat mutat be, ami egy egész agy milliomod része. A piciny darab nagyjából 57 000 sejtet és 150 millió szinapszist – a neuronok közötti kapcsolatot – tartalmaz. A térkép 1,4 petabájtnyi adatot foglal magába. Viren Jain, a Google idegkutatója szerint az agy teljes mérete kifejezetten riasztó ilyen szempontból, és egyelőre elképzelhetetlen, hogy lehet megbirkózni olyan komplexitással, amit a teljes agy modellezése jelentene.

Az agymintát egy 45 éves nőtől vették, amikor epilepsziája kezelése céljából műtéten esett át. Az agykéregből származik, az agynak abból a részéből, amely a tanulásban, a problémamegoldásban és az érzékszervi jelek feldolgozásában vesz részt. A mintát tartósítószerbe mártották, és nehézfémekkel festették meg, hogy a sejtek jobban láthatóak legyenek. Jeff Lichtman, a Harvard idegkutatója és kollégái ezután a mintát mintegy 5000 – egyenként mindössze 34 nanométer vastag – szeletre vágták, amelyeket elektronmikroszkóp segítségével képeztek le. Jain csapata ezután mesterséges intelligenciával működő modelleket hozott létre, amelyek képesek voltak a mikroszkópos képeket összeilleszteni, hogy 3D-ben rekonstruálják a teljes mintát.

A modell részletes vizsgálatakor a kutatók szokatlan neuronokat fedeztek fel, köztük olyanokat, amelyek akár 50 kapcsolatot is létesítettek egymással. „Általában két neuron között legfeljebb néhány kapcsolatot találunk” – mondja Jain. Máshol a modell olyan neuronokat mutatott, amelyek olyan nyúlványokkal rendelkeztek, amelyekkel csomókat képeztek maguk körül. „Ilyet még senki sem látott korábban” – teszi hozzá Jain.

A csapat olyan neuronpárokat is talált, amelyek szinte tökéletes tükörképei voltak egymásnak. „Két olyan csoportot találtunk, amelyek két különböző irányba küldték a dendritjeiket, és egyesek tükörszimmetriát mutattak” – mondja Jain. Az egyelőre nem világos, hogy ezeknek a tulajdonságoknak milyen szerepük van az agyban.

A térkép olyan nagy méretű, hogy nagy részét még manuálisan ellenőrizni kell, és még mindig tartalmazhat olyan hibákat, amelyek a sok kép összeillesztése során keletkeztek. „Több száz sejtet „lektoráltunk” már, de ez csak az 50 ezer sejt néhány százaléka” – mondja Jain. A szakértő reméli, hogy mások is segítenek majd a térkép számukra érdekes részeinek ellenőrzésében. A csapat azt tervezi, hogy más emberek agymintáiról is készít hasonló térképeket, az ugyanakkor nem valószínű, hogy a következő évtizedekben az egész emberi agy térképét elkészítik.

Az agykéreg működésének mélyebb megértése nyomokat kínálhat egyes pszichiátriai és neurodegeneratív betegségek kezeléséhez. „Ez a térkép eddig soha nem látott részletességgel bír, amely az idegi kapcsolatok új szabályait tárhatja fel, és segíthet megfejteni az emberi agy belső működését” – mondja Yongsoo Kim, a Pennsylvaniai Állami Egyetem idegkutatója.