در سال ۱۹۷۹، فرانسیس کریک (Francis Crick)، زیست شناس برنده جایزه نوبل، از ظرفیت مغز انسان برای بررسی خود شگفت زده شد. با این حال، حتی زمانی که قدرت های تحقیق آن را جشن می گرفت، تردیدهایی را در مورد دامنه آنها در خود جای داده بود. او گفت که ساختن یک نمودار سیم کشی حتی برای یک میلی متر مکعب از بافت مغز "غیرممکن" خواهد بود، زیرا تراکم و پیچیدگی آن بسیار زیاد است.
شاید او نبوغ انسان را دست کم گرفته بود.
در یک مطالعه مهم، دانشمندان دقیق ترین نقشه از مغز یک پستاندار را تا به امروز تولید کرده اند. طرحهای سهبعدی بیش از دو مایل سیم کشی عصبی، نزدیک به ۱۰۰۰۰۰ سلول عصبی و حدود ۵۰۰ میلیون سیناپس را به تصویر میکشند - که همگی در یک تکه از مغز موش قرار دارند که بزرگتر از یک دانه شن نیست.
دکتر کلی رید (Clay Reid) از مؤسسه علوم مغز آلن (Allen Institute for Brain Science) در سیاتل، یکی از رهبران پروژه MICrONS گفت: «درون این نقطه کوچک، جنگلی نفیس از ارتباطات وجود دارد که مملو از قوانینی است که ما تازه شروع به درک آنها می کنیم.»
نمونه از قسمت بیرونی مغز به نام قشر مغز، از ناحیه ای درگیر در بینایی گرفته شده است. دکتر فارست کلمن (Forrest Collman)، همچنین از مؤسسه آلن (Allen Institute) گفت: «قشر مغز مسلماً مهم ترین ساختاری است که ما را انسان می کند، که تا حد زیادی به دلیل گسترش قابل توجه آن در مغز ما است.»
تیم او معتقد است که توانایی نقشه برداری و مطالعه سیم کشی داخلی مغز در این سطح، نوید باز کردن مسیرهای جدیدی برای درک و احتمالاً درمان بیماری های عصبی مانند بیماری آلزایمر، پارکینسون، اسکیزوفرنی و اوتیسم را می دهد، جایی که تصور می شود مدارهای اشتباه نقشی ایفا می کنند.
او گفت: «نوعی گوگل مپ (Google Maps) را برای مغز تصور کنید، نه فقط نشان دادن بزرگراههای اصلی، بلکه هر خیابان کوچک، هر خانه، هر اتاق داخل هر خانه و حتی هر در و پنجره را.»
دکتر دیوید مارکوویتز (David Markowitz)، که به هماهنگی تحقیقات کمک کرد، آن را «لحظه ای تعیین کننده برای علوم اعصاب، قابل مقایسه با پروژه ژنوم انسان در پتانسیل دگرگون کننده آن» خواند.
برای تهیه نقشه، ابتدا فعالیت مغز موش در حین تماشای ویدیوهای یوتیوب (YouTube) ثبت شد - یک تنظیم تجربی غیرمعمول اما روشنگر که به محققان اجازه داد تا نحوه تعامل شبکههای مختلف سلولها را ببینند. سپس آنها بافت را به ۲۵۰۰۰ لایه برش دادند که هر کدام فقط ۱/۴۰۰ عرض موی انسان بود و آنها را با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی پرقدرت اسکن کردند.
سپس تصاویر با استفاده از هوش مصنوعی به یک مدل سه بعدی تبدیل شدند. نتیجه نهایی نه تنها ساختار، بلکه عملکرد را نیز روشن می کند - نشان می دهد که کدام سلول های مغزی با هم ارتباط برقرار می کنند و چگونه.
نتایج، که در مجموعه ای از ده مقاله منتشر شده در مجله علمی Nature شرح داده شده است، قبلاً فرضیات دیرینه را به چالش کشیده است. یک بینش مربوط به مدیریت سیگنال های الکتریکی خود توسط مغز است. یک دسته از سلول های مغزی معروف به "نورون های بازدارنده" قبلاً تصور می شد که فعالیت را به طور کلی سرکوب می کنند.
طرح های جدید نشان می دهد که در واقع آنها بسیار انتخابی هستند و نورون های "تحریک کننده" خاص را به روشی ظریف هماهنگ هدف قرار می دهند.
به طور مشابه، دانشمندان تعجب کرده بودند که چه تعداد از نورون هایی که با هم شلیک می کنند، در واقع به هم متصل هستند. نقشه جدید نشان می دهد که معمولاً اینطور است، اما نه همیشه. استثناها اکنون با جزئیات تشریحی نفیس قابل مشاهده هستند.
دی نونو ماکاریکو دا کاستا (De Nuno Macarico da Costa) از مؤسسه آلن (Allen Institute)، گفت: «هر ایده، حافظه و اقدامی که انجام می دهیم، از فعالیت نورون ها در مغز ما سرچشمه می گیرد. این فعالیت یک ویژگی نوظهور از ساختار زیربنایی مغز است ... اما مقیاس و وضوح این مجموعه داده فراتر از نورون ها به تنهایی است. این شامل تمام رگ های خونی، سلول های غیر عصبی مانند گلیال و حتی اندامک های داخل سلول های منفرد می شود.»
کلمن (Collman) گفت: «یکی از محصولات جانبی کل این پروژه، فوق العاده زیبا بودن مغز است.»
او با نگاهی به مدل سه بعدی افزود، کمی شبیه نگاه کردن به آسمان صاف شب و درک این موضوع بود که کیهان حاوی ستارگان و سیارات بی شماری است.
«فقط نگاه کردن به این نورون ها، جزئیات و مقیاس آنها را به گونه ای به شما نشان می دهد که باعث می شود مغز را با احساس هیبت قدر بدانید.»