In Bildern: Eine Rattengehirn Goes Digital

Wissenschaftler in der Schweiz haben vor kurzem eine dünne Scheibe aus einem Rattengehirn in einem Computer simuliert. Die Bemühungen stützte sich auf Zehntausende von Experimenten und Milliarden von Gleichungen. Die virtuelle Gehirn-Scheibe hielt einige der das Verhalten von realen Gehirnzellen ausgestellt. (Bildnachweis: Blue Brain Project, EPFL) [Lesen Sie den vollständigen Artikel auf der digitalen Rattengehirn]

Komplizierte Einstellungen

Das Gehirn neu, führte das Team viele Experimente auf der Großhirnrinde von jungen Ratten, Katalogisierung der Wechselwirkungen von vielen Neuronen. Sie studierten auch durch die bestehende Literatur für andere Experimente auf die Ratte Neokortex. Aus diesen Studien abgeleitet sie allgemeine Einschränkungen und Leitprinzipien wie neuronale Netze sind strukturiert. Hier ein Blick in einige der Neuronen im Gehirn simuliert.

Rebschnitt Neuronen

Um zu verstehen, wie die Neuronen interagiert, sie zuerst erstellt ein Netzwerk mit 600 Millionen Verbindungen – eine für jeden Punkt, wo eine Neuron "" ein anderes berühren würde. Sie verwendet dann ein paar Leitsätze um diese Netzwerke, was zu einem verbleibenden 37 Millionen Verbindungen zu beschneiden. Hier malte einige der beschnittene Netzwerke in Silico, mit jeder Art von neuronalen Form oder Morphologie dargestellt in einer anderen Farbe.

Viele Dinge gehen auf

Insgesamt erfasst der Bau viele verschiedene Arten von Zellen, Gehirn-Schichten und Strukturen. Eine Karte zeigt hier, wie das Modell fängt die wechselwirkenden Aspekte der Physiologie und Anatomie. Da das Modell so viele potenzielle Variablen enthält, muss es Milliarden von Gleichungen nur ein kurzes Aufflackern in der Zeit in dieser winzigen Portion der Rattengehirn simulieren lösen.

Milliarden von Gleichungen

Sobald sie die Verbindungen hatten, schufen sie ein virtuelles 3D Volume in dem, das Gehirn Zellen integriert wurden. Das Modell produziert dann Milliarden von Fragen für jede 25 Mikrosekunden Zeit zu lösen. Hier ein weiterer Blick auf die in Silico brain Scheibe, mit verschiedenen neuronalen Netzwerken farblich gekennzeichnet.

Wirklichen Leben imitiert

Zwar gibt es keine Möglichkeit zu wissen genau, wie eng die juvenile Rattengehirn imitiert die reale Sache, gibt es einige Hinweise darauf, dass die Simulation neuronaler Verhalten im Labor gesehen erfasst. Zum Beispiel zeigte das Modell Beweise für ein Triplett-Muster, in der drei Neuronen dicht zeitlich nacheinander feuern. Hier ein Bild einer virtuellen Gehirn-Scheibe mit Neuronen mit einem Fleck, der hält sich an den Golgi-Apparat in Zellen erfasst. Das Bild sieht sehr ähnlich zu denen in echten Gehirnscheiben mit solchen Färbung Methoden gefunden.

Enthüllen Sie neue Biologie?

Hier ein anderes Bild von den digitalen Ratte Gehirn Slice mit roten Pyramidenzellen, die eine in der Wahrnehmung über einen blauen Hintergrund-Netzwerk gezeigt Schlüsselrolle.

Erster Entwurf

Dennoch, das neue Modell ist nur ein erster Entwurf, und auch für die kleine Scheibe es erfasst nur einen Bruchteil der Zellen beteiligt. Zum Beispiel darstellen nicht das Modell Stützzellen Glia, Blutgefäße oder das Phänomen der Neuromodulation, in denen Chemikalien im Gehirn können das Verhalten von vielen Neuronen tune genannt. Hier ein anderes Bild von der digitalen Rattengehirn.

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