Kompletní detailní mapa lidského mozku byla cílem, kterého se přední světoví neuroanatomové snaží dosáhnout již delší dobu. Neinvazivní zobrazovací techniky, jako je například magnetická rezonance (MRI), umožňují sice vědcům zkoumat zdravý živý lidský mozek, ale poskytují pouze omezené anatomické detaily. Vyšší úroveň detailů lze získat použitím pokročilé mikroskopie na mozcích od zemřelých dárců. V takovém případě se ale obvykle zkoumají pouze malé mozkové struktury, které jsou navíc zobrazovány pouze ve 2D prostoru.

V rámci nejnovější studie tým vědců z University of Amsterdam ale obě techniky, MRI a mikroskopii, zkombinoval a díky tomu se mu podařilo získat 3D snímky dvou celých mozků s detaily, jakých dosud nikdy nebylo dosaženo. Studie byla publikována na konci dubna v časopise Science Advances. Jeden ze snímků mozku se přitom dostal dokonce na titulní stránku tohoto prestižního vědeckého periodika a podtrhl tak obrovský význam výsledků studie.

3D rekonstrukce mozku. (a) Kortikállní mapa mozku, (b) Rekonstrukce krevních cév v mozku, (c) Automatizované kortikální a subkortikální rozdělení mozku, (d) Různé barvicí techniky ukazují různé hranice thalamických jader. Zdroj: 10.1126/sciadv.abj7892

Nizozemští výzkumníci spolupracovali více než pět let s vědci z Institutu Maxe Plancka v Lipsku na vybudování mostu mezi tzv. ultra-high field MRI a mikroskopickými přístupy pro vytváření obrazů mozku s vysokým rozlišením. Dva lidské mozky darované vědě byly umístěny do MRI skeneru na 21 hodin a poté zkoumány pod mikroskopem.

Virtuální pitvy mozku

„Jsme nadšeni ze všech možností, které se v této oblasti výzkumu nyní otevřely. Námi získané datové soubory mohou být využity například pro neuroanatomická školení nebo virtuální pitvy. Výzkumníkům navíc poskytnou více anatomických detailů malých mozkových struktur,“ vysvětluje Anneke Alkemade, první autorka studie.

Příklad aplikací využívajících celou škálu dostupných rozlišení. (a) Analýza mikroskopických řezů, (b) Mapa denzity krevních cév. Zdroj: 10.1126/sciadv.abj7892

Výzkumníci použili ultra-high field MRI systém 7 od společnosti Tesla, který má silnější magnet než systémy MRI běžně používané v nemocnicích. Software MRI byl výzkumníky naprogramován speciálně pro potřeby jejich studie tak, aby se přizpůsobil rozdílům mezi živou a konzervovanou tkání. Během řezání tkáně byl každý řez vyfotografován jednotlivě a později byl použit k digitální korekci deformace tkáně v mikroskopických řezech. Jednotlivé mozkové řezy byly umístěny na speciální mikroskopovací podložní sklíčka a zpracovány pomocí na zakázku vyrobeného laboratorního vybavení.

Po digitalizaci jednotlivých mikroskopických preparátů výzkumníci vytvořili nové algoritmy pro korekci deformace tkáně vyplývající z řezání a mikroskopického zpracování. Po týdnech nepřetržitých výpočtů byli vědci nakonec schopni vytvořit kompletní 3D rekonstrukce dvou jednotlivých mozků. 3D rekonstrukci si můžete prohlédnout na tomto videu.

Originální publikace: Science Advances (impact factor: 14.1)

Zdroj: University of Amsterdam, Technology.org

Zdroj titulního obrázku: Max Pixel

Další články o mozku na CZECHSIGHT:

U vysoce kreativních lidí se nachází unikátní mozkové spoje
Výzkumníky z Kalifornské univerzity v Los Angeles bylo zjištěno, že mozky výjimečně kreativních lidí fungovaly rozdílně ve srovnání s kontrolní skupinou a mozková síť se lišila unikátním vzorem.
Při umírání sníme a vzpomínáme. Vědci zaznamenali aktivitu mozku člověka těsně před smrtí
Umírání je smutnou a zároveň fascinující součástí života. Každý z nás někdy přemýšlel nad tím, co se v takové situaci s člověkem děje. Vědcům z Kanady se nedávno povedlo zaznamenat mozkovou činnost těsně po zástavě srdce.