Uus tilluke ühe ajupiirkonna rakkude atlas on varasematest ettevõtmistest üksikasjalikum. Sellel on näha uued ajurakkude ehk neuronite ühenduskohtade mustrid. Samuti näeb mudelilt iseenda ümber keerdunud n-ö sõlmes ajurakke ja justkui teineteise peegelpilti meenutavaid neuronipaare, vahendab Nature News.

Kolmemõõtmeline rakukaart hõlmab umbes üht kuupmillimeetrit ehk ühte miljondikku kogu ajust. Mudel sisaldab umbes 57 000 rakku ja 150 miljonit sünapsi ehk rakkude ühenduskohta. Kuupmillimeetris ajutükikeses nähtava kirjeldamiseks nõudis 1,4 petabaidini küündivat andmemahtu, mis on võrreldav umbes 1400 sülearvuti kõvakettaga.

Killuke aju

Google'i neuroteadlase Viren Jaini ja kolleegide mudeliks kujundatud ajukübe pärineb 45-aastase naise ajust. Killuke eemaldati tema ajust epilepsia raviks mõeldud operatsiooni ajal. Täpsemalt pärines fragment ajukoorest, mis tegeleb õppimise, probleemide lahendamise ja tajusignaalide töötlusega.

Tükikese eraldamise järel sukeldas töörühm koeproovi säilitusainevedelikku ja võõpas siis üle raskemetallidega, et iga üksikut rakku oleks paremini näha. Järgmiseks lõikas Harvardi Ülikooli neuroteadlane Jeff Lichtman oma kolleegidega proovi umbes 5000 viiluks. Kõiki vaid 34 nanomeetri paksuseid viile oli nüüd võimalik vaadata elektronmikroskoobi all.

Viilutamise järel ehitas Jaini meeskond tehisarumudelid, mis köidaksid kõik mikroskoobipildid piltlikult öeldes jälle kokku. Nii said nad koeproovist tervikliku kolmemõõtmelise mudeli. Jaini sõnul saab nüüd soovi korral vaadata mudelilt iga üksikut sünapsi eraldi.

Mudelit üksikasjalikult uurides avastas töörühm omapäraseid ajurakke. Muu hulgas oli osa neist teiste neuronitega seotud kuni 50 ühendusega. Jaini sõnul ühendab kahte neuronit omavahel tavaliselt parimal juhul paar ühenduskohta. Samuti oli mudelil näha teaduse jaoks uusi kõõlustega ajurakke, mis keerdusid ümber iseenda, moodustades justkui sõlme. 

Lisaks täheldas töörühm ajurakupaare, kus rakud meenutasid teineteise täpseid peegelpilte. Jaini sõnul nägid nad kahte neuronirühma, kus neuroni otsas paiknevad oksisjätked olid harali kahes eri suunas, ja mõnel juhul oli nende asend justkui peegelpildis sümmeetriline. Miks sellised omadused ajus vajalikud on, pole veel selge.

Korrektuur ootab veel lugemist

Uus ajukaart on nii suur, et enamikku sellest pole teadlased jõudnud veel käsitsi üle kontrollida. Ühtlasi võis suure hulga piltide kokkuköitmisel tekkida vigu. Sajad rakud on juba üle vaadatud, kuid ligi 50 000 rakust moodustavad need Viren Jaini sõnul vaid murdosa.

Ta loodab, et teised teadlased tulevad appi ja kontrollivad üle ka teised tema töörühmale huvipakkuvad kaardi osad. Edaspidi on tal kolleegidega plaanis valmistada sarnased kaardid ka teiste inimeste ajust võetud proovidest. Aju täieliku kaardini lähikümnenditel Jaini hinnangul siiski veel ei jõuta.

Uuringuga mitte seotud Alleni ajuteaduste instituudi juhataja Hongkui Zengi sõnul on uus artikkel inimese ajukoore andmebaasi loomisteel suur samm edasi. Kuna suur osa andmeid on tehtud vabalt kättesaadavaks, on teadlaskonnal võimalik saada üha paremat aimdust inimese ajukoore mikroskoopilistest vooluringidest. Selle teadmise pinnalt oleks võimalik arendada paremat ravi teatud psühhiaatriliste või neurodegeneratiivsete haiguste vastu. 

Uuring avaldati ajakirjas Science.