Six couches de neurones excitateurs codées par couleur selon la profondeur. Crédit : Google Research et Lichtman Lab
Une étude révolutionnaire a cartographié un fragment du cortex cérébral humain avec des détails sans précédent, trouvant des détails cellulaires cruciaux et fournissant un outil pour de futures recherches.
En utilisant plus de 1,4 pétaoctets de données d'imagerie par microscopie électronique (EM), les chercheurs ont généré un à l'échelle nanométrique-reconstruction avec résolution d'un fragment à l'échelle millimétrique du cortex cérébral humain, offrant une vue sans précédent sur l'organisation structurelle du tissu cérébral aux niveaux supracellulaire, cellulaire et subcellulaire. Le cerveau humain est un organe extrêmement complexe et, à ce jour, on sait peu de choses sur sa microstructure cellulaire, notamment sur les circuits synaptiques et neuronaux qu’il supporte. On sait que la perturbation de ces circuits joue un rôle dans une multitude de troubles cérébraux.
Défis de la recherche sur le cerveau
L’étude d’échantillons de cerveau humain avec un niveau de détail aussi élevé présente de nombreux défis. Ceux-ci incluent les limitations technologiques et les difficultés liées à l’obtention et à la conservation d’échantillons de tissus provenant d’individus en bonne santé. Dans leur travail révolutionnaire, Alexander Shapson-Coe et ses collègues ont réalisé une reconstruction EM haute résolution de l'ultrastructure d'un millimètre cube de cortex temporal humain. La reconstruction comprend environ 57 000 cellules, environ 230 millimètres de vaisseaux sanguins et près de 150 millions de synapses, soit 1 400 téraoctets de données.
Aperçus des données
Les scientifiques ont généré une reconstruction tridimensionnelle de presque toutes les cellules et processus présents dans l’échantillon d’un millimètre cube. Ils ont également développé un outil disponible gratuitement pour visualiser et analyser le vaste ensemble de données. En utilisant ces données, les auteurs ont découvert des aspects du cortex temporal humain jusque-là sous-estimés, tels que le nombre disproportionné de cellules gliales par rapport aux neurones et la présence d'entrées axonales rares mais puissantes comportant jusqu'à environ 50 synapses chacune.
« D'autres études utilisant cette ressource pourraient apporter des informations précieuses sur les mystères du cerveau humain », écrivent les chercheurs.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Harvard et Google créent une carte cérébrale 3D complexe de 1 400 téraoctets.
