Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Нейробиологиялық техникалар жиынтығы
Set of neuroscience techniques
Миды картаға түсіру – (биологиялық) шамаларды немесе қасиеттерді мидың (адам немесе жануар) кеңістіктік бейнелеріне түсіруге негізделген нейробиологиялық техникалар жиынтығы, нәтижесінде карталар жасалады. 2013 жылы Миды картаға түсіру және терапия (SBMT) қоғамы бекіткен анықтама бойынша, миды картаға түсіру – бұл, қысқаша айтқанда, бейнелеу, иммуногистохимия, молекулалық және оптогенетика, дің жасушалары және жасушалық биология, инженерия, нейрофизиология және нанотехнологияны қолдану арқылы ми мен жұлынның анатомиясы мен функциясын зерттеу болып табылады.
Brain mapping is a set of neuroscience techniques predicated on the mapping of (biological) quantities or properties onto spatial representations of the (human or non human) brain resulting in maps. According to the definition established in 2013 by Society for Brain Mapping and Therapeutics (SBMT), brain mapping is specifically defined, in summary, as the study of the anatomy and function of the brain and spinal cord through the use of imaging, immunohistochemistry, molecular & optogenetics, stem cell and cellular biology, engineering, neurophysiology and nanotechnology.
Шолу
Нейросуретке түсірудің барлығы ми картасының бір бөлігі саналады. Ми картасын нейросуретке түсірудің жоғары деңгейі ретінде қарастыруға болады, ол қосымша (суретке түсіру немесе суретке түсіру емес) деректерді өңдеу немесе талдау нәтижесімен толықтырылған ми бейнелерін құрайды, мысалы, ми аймақтарына мінез-құлықтың (өлшемдерінің) проекциясын жасаушы карталар (fMRI-ге қараңыз). Мұндай карталардың бірі – коннектограмма – ми қабығының аймақтарын шеңбер бойында, бөлімдері бойынша ұйымдастырады. Шеңбердің ішіндегі концентрлі шеңберлер қабықтың қалыңдығы немесе қисықтығы сияқты әртүрлі неврологиялық өлшемдерді көрсетеді. Шеңберлердің ортасында ақ зат талшықтарын бейнелейтін сызықтар ми қабығының аймақтары арасындағы байланыстарды көрсетеді, олардың салмағы фракциялық анизотропия және байланыс күшімен анықталады. Жоғары ажыратымдылықтағы ми карталары коннектомалар деп аталады. Бұл карталар мидағы жеке нейрондық байланыстарды қамтиды және көбінесе сымдық схемалар түрінде ұсынылады. Ми картасын жасау әдістері үнемі дамып келеді және бейнелерді алу, көрсету, талдау, визуализациялау және интерпретациялау техникаларының жетілдірілуіне байланысты. Функционалдық және құрылымдық нейросуреттеу – ми картасының карталау аспектісінің негізгі бөлігін құрайды. Кейбір ғалымдар ғылыми журналдар мен баспасөздегі ми бейнелеріне негізделген шамаланған мәлімдемелерді сынға алды, мысалы, махаббат, музыкалық қабілеттер немесе нақты есте сақтау үшін "жауапты ми бөлігі" ашылғаны туралы. Көптеген карталау техникаларының ажыратымдылығы төмен, бір вокселде жүздеген мың нейрон болады. Көптеген функциялар мидың бірнеше бөлігін қамтиды, сондықтан мұндай шамаланған мәлімдемелер қолданылған құралдармен тексеруге келмейді және ми функцияларының қалай бөлінгені туралы дұрыс емес болжамға негізделген. Көптеген ми функцияларын тек үлкен аймақтарға емес, көптеген кішкентай жеке ми тізбектеріне назар аударатын, дәл өлшемдермен өлшенгеннен кейін ғана дұрыс сипаттауға болады. Бұл зерттеулердің көптегені шағын үлгі көлемі немесе құралдардың дұрыс калибрленбеуі сияқты техникалық мәселелерге тап болады, осылайша оларды қайта жаңғырту мүмкін болмайды – бұл кейде сенсациялық мақала немесе жаңалықтар үшін ескерілмейді. Кейбір жағдайларда ми картасын жасау техникалары коммерциялық мақсаттарда, жалғандықты анықтау немесе медициналық диагноз қою үшін ғылыми тұрғыдан расталмаған тәсілдермен қолданылады.
All neuroimaging is considered part of brain mapping. Brain mapping can be conceived as a higher form of neuroimaging, producing brain images supplemented by the result of additional (imaging or non imaging) data processing or analysis, such as maps projecting (measures of) behavior onto brain regions (see fMRI). One such map, called a connectogram, depicts cortical regions around a circle, organized by lobes. Concentric circles within the ring represent various common neurological measurements, such as cortical thickness or curvature. In the center of the circles, lines representing white matter fibers illustrate the connections between cortical regions, weighted by fractional anisotropy and strength of connection. At higher resolutions brain maps are called connectomes. These maps incorporate individual neural connections in the brain and are often presented as wiring diagrams. Brain mapping techniques are constantly evolving, and rely on the development and refinement of image acquisition, representation, analysis, visualization and interpretation techniques. Functional and structural neuroimaging are at the core of the mapping aspect of brain mapping. Some scientists have criticized the brain image based claims made in scientific journals and the popular press, like the discovery of "the part of the brain responsible" things like love or musical abilities or a specific memory. Many mapping techniques have a relatively low resolution, including hundreds of thousands of neurons in a single voxel. Many functions also involve multiple parts of the brain, meaning that this type of claim is probably both unverifiable with the equipment used, and generally based on an incorrect assumption about how brain functions are divided. It may be that most brain functions will only be described correctly after being measured with much more fine grained measurements that look not at large regions but instead at a very large number of tiny individual brain circuits. Many of these studies also have technical problems like small sample size or poor equipment calibration which means they cannot be reproduced considerations which are sometimes ignored to produce a sensational journal article or news headline. In some cases the brain mapping techniques are used for commercial purposes, lie detection, or medical diagnosis in ways which have not been scientifically validated.
Тарих
1980 жылдардың соңында АҚШ-та Ұлттық ғылым академиясының Медицина институты нейроғылыми ақпаратты түрлі техникалар арқылы интеграциялаудың маңыздылығын зерттеу үшін комиссия құруға шақырылды. Адам миының анатомиясын, физиологиясын, қан ағынын, функцияларын және фенотиптерін картографиялау үшін құрылымдық және функционалдық магниттік-резонанстық томография (fMRI), диффузиялық МРТ (dMRI), магнитоэнцефалография (MEG), электроэнцефалография (EEG), позитрондық эмиссиялық томография (PET), жақын инфрақызыл спектроскопия (NIRS) және басқа да инвазивті емес сканерлеу техникаларын пайдалануға ерекше қызығушылық танытылды. Сау және ауру мидың картографиясын жасау арқылы жад, оқу, қартаю және шизофрения, аутизм, клиникалық депрессия сияқты әртүрлі популяциялардағы дәрі-дәрмектердің әсерін зерттеуге болады. Бұл "Адам миы" жобасының құрылуына әкелді. Сонымен қатар, бас миының жарақаттарын түсіну (Финас Гейдж жағдайындағыдай) және ми жарақаттарының емделуін жақсарту үшін де маңызды болуы мүмкін. Бірқатар мәжілістерден кейін Халықаралық ми картографиялау консорциумы (ICBM) құрылды. Басты мақсат – икемді есептеулік ми атластарын жасау.
In the late 1980s in the United States, the Institute of Medicine of the National Academy of Science was commissioned to establish a panel to investigate the value of integrating neuroscientific information across a variety of techniques. Of specific interest is using structural and functional magnetic resonance imaging (fMRI), diffusion MRI (dMRI), magnetoencephalography (MEG), electroencephalography (EEG), positron emission tomography (PET), Near infrared spectroscopy (NIRS) and other non invasive scanning techniques to map anatomy, physiology, perfusion, function and phenotypes of the human brain. Both healthy and diseased brains may be mapped to study memory, learning, aging, and drug effects in various populations such as people with schizophrenia, autism, and clinical depression. This led to the establishment of the Human Brain Project. It may also be crucial to understanding traumatic brain injuries (as in the case of Phineas Gage) and improving brain injury treatment. Following a series of meetings, the International Consortium for Brain Mapping (ICBM) evolved. The ultimate goal is to develop flexible computational brain atlases.
Жетістіктер
Интерактивті және азаматтық ғылым веб-сайты Eyewire 2012 жылы іске қосылып, егеуқұйрықтардың торлы қабықша жасушаларын карталайды. 2021 жылы Google зерттеушілері адам миының ең толық 3D картасын жариялады. Ол нейрондарды және олардың байланыстарын, сондай-ақ қан тамырлары мен мидың миллионнан бір бөлігінің басқа да құрамдас бөліктерін көрсетеді. Карта үшін 1 мм³ көлемді фрагмент шамамен 30 нанометр қалыңдығы бар 5300 бөлікке бөлінді, содан кейін әрқайсысы электронды микроскоппен сканерленді. Интерактивті картаға 1,4 петабайт сақтау кеңістігі қажет болды. Шамамен екі айдан кейін ғалымдар маймыл миының алғашқы толық нейрондық деңгейдегі 3D картасын жасағанын хабарлады, оны жаңа әдіспен 100 сағат ішінде сканерледі. Толық карта тіпті қысылғанда да 1 петабайттан астам сақтау кеңістігін алатындықтан, олар 3D картаның тек бір бөлігін ғана жариялады. 2021 жылдың қазан айында BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) 17 зерттеуді, оның ішінде бірінші моторлық қабықтағы жасуша түрлерінің атласын және санағын қамтитын, бүкіл егеуқұйрық (сүтқоректі) миының атласын жасау жобасының бірінші кезеңін аяқтады.
The interactive and citizen science website Eyewire maps mices' retinal cells and was launched in 2012. In 2021, the most comprehensive 3D map of the human brain was published by researchers at Google. It shows neurons and their connections along with blood vessels and other components of a millionth of a brain. For the map, the 1 mm³ sized fragment was sliced into about 5,300 pieces of about 30 nanometer thickness which were then each scanned with an electron microscope. The interactive map required 1.4 petabytes of storage space. About two months later, scientists reported that they created the first complete neuron level resolution 3D map of a monkey brain which they scanned via a new method within 100 hours. They made only a fraction of the 3D map publicly available as the entire map takes more than 1 petabyte of storage space even when compressed. In October 2021, the BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) concluded the first phase of a long term project to generate an atlas of the entire mouse (mammalian) brain with 17 studies, including an atlas and census of cell types in the primary motor cortex.
Мидың дамуы
2021 жылы жануардың миы өмір бойы қалай өзгеріп отыратынын көрсететін алғашқы коннектома жарияланды. Ғалымдар бір-бірімен изогендік сегіз C. elegans құртының миын картаға түсіріп, салыстырды, олардың әрқайсысы дамудың әртүрлі кезеңінде болды. Кейін сол жылы ғалымдар электронды микроскопияны және «ми-раушаны» (brainbow) бейнелеуін біріктіріп, сүтқоректілердің жүйкелік тізбегінің дамуын алғаш рет көрсетті. Олар он мыстың орталық нерв жүйесі мен бұлшық еттері арасындағы толық байланыс схемасын жариялады.
In 2021, the first connectome that shows how an animal's brain changes throughout its lifetime was reported. Scientists mapped and compared the whole brains of eight isogenic C. elegans worms, each at a different stage of development. Later that year, scientists combined electron microscopy and brainbow imaging to show for the first time the development of a mammalian neural circuit. They reported the complete wiring diagrams between the CNS and muscles of ten individual mice.
Көрініс
2021 жылдың тамызында 2016 жылы іске қосылған MICrONS бағдарламасының ғалымдары "негізгі көру қабығынан (VISp) және үш жоғары деңгейлі көру аймақтарынан (VISrl, VISal және VISlm) шамамен 75 000 нейронның кальций бейнелеуін қамтитын функционалдық коннектомика деректер жинағын жариялады, бұл деректер тышқан табиғи бейнелер мен параметрлік стимулдарды қараған кезде тіркелді". Осы деректер негізінде олар "мыстың негізгі көру қабығының барлық 6 қабатын және 3 жоғары деңгейлі көру аймағын (LM, AL, RL) бір текше миллиметр көлемінде қамтитын анатомиялық және функционалдық деректердің интерактивті визуализацияларын" – MICrONS Explorer-ді жариялады.
In August 2021, scientists of the MICrONS program, launched in 2016, published a functional connectomics dataset that "contains calcium imaging of an estimated 75,000 neurons from primary visual cortex (VISp) and three higher visual areas (VISrl, VISal and VISlm), that were recorded while a mouse viewed natural movies and parametric stimuli". Based on this data they also published "interactive visualizations of anatomical and functional data that span all 6 layers of mouse primary visual cortex and 3 higher visual areas (LM, AL, RL) within a cubic millimeter volume" – the MICrONS Explorer.
Миды қалпына келтіру
2022 жылы аксолот миының дамуы мен жаңаруының алғашқы кеңістік-уақыттық жасушалық атласы – кеңістік-уақыттық транскриптомдық атлас арқылы аксолоттың жаңару регенеративті телеэнцефалонының интерпретациясы – аксолот миының жаңаруы туралы маңызды жаңалықтарды көрсетті.
In 2022, a first spatiotemporal cellular atlas of the axolotl brain development and regeneration, the interactive Axolotl Regenerative Telencephalon Interpretation via Spatiotemporal Transcriptomic Atlas , revealed key insights about axolotl brain regeneration.
Толық Мүсін картасы мен терапиясы қоғамының (SBMT) анықтамасы
Миды картаға түсіру – ми мен жұлынның анатомиясы мен қызметін бейнелеу (операция кезіндегі, микроскоптық, эндоскоптық және көп түрлі бейнелеуді қоса алғанда), иммуногистохимия, молекулалық және оптогенетика, шешек жасушалары мен жасуша биологиясы, инженерия (материалдық, электрлік және биомедициналық), нейрофизиология және нанотехнологияны пайдалану арқылы зерттеу.
Brain mapping is the study of the anatomy and function of the brain and spinal cord through the use of imaging (including intra operative, microscopic, endoscopic and multi modality imaging), immunohistochemistry, molecular & optogenetics, stem cell and cellular biology, engineering (material, electrical and biomedical), neurophysiology, and nanotechnology.