これまでに作られた中で最も完全な3D脳マップをご覧ください

Google とバージニア州のジャネリア リサーチ キャンパスの研究者のおかげで、動物の中で最大の高解像度脳接続マップを探索できるようになりました。コネクトームとも呼ばれるこの鮮明な脳配線図は、ショウジョウバエの約 25,000 個のニューロンが 2,000 万個のシナプスでつながっている様子を示しています。とても美しい図でもあります。

この地図は、ショウジョウバエの脳全体の約3分の1にあたる、厚さ250マイクロメートルの半脳をトレースしたものである。厚さは10セント硬貨の5分の1未満で、学習や記憶などの主要な機能に関連する領域が含まれている。

研究者たちは、この地図を通じてハエの神経系をより深く理解したいと考えている。例えば、中枢の複雑な脳回路は、運動制御、ナビゲーション、睡眠（そう、ショウジョウバエは眠るのだ！）に関与している。過去 20 年以内に出現したコネクトミクスというより広範な分野は、脳の構造が重要な神経機能とどのように関係しているかを理解することを目的としている。

このモデルは、私たち自身の心の中のつながりを理解するための、小さいながらも重要な一歩となるかもしれない。科学者たちは現在、人間の脳のより広範な構造的つながりを解明しているが、ニューロン固有のレベルには達していない。

グーグルの3Dモデルは、脳の各領域間の機能的相互作用の研究を後押しするので役に立つ、とシカゴ大学の心理学助教授で、人間の注意パターンを解明するための脳モデルを構築しているモニカ・ローゼンバーグ氏は言う。

「非常に広い意味で、これは種を超えた神経科学にとって重要になると思います」とローゼンバーグ氏は言う。

しかし、彼女は同様の 3D 人間モデルがすぐに登場するとは考えていない。現時点では、この取り組みには想像を絶する量のデータ処理が必要であり、さらに人間の脳に対する侵襲的研究は現在議論中である。

脳の接続性はショウジョウバエの個体によっても異なる可能性があり、単一のモデルでは普遍的な真実は得られない可能性が高い。イェール大学医学部の助教授ダスティン・シャイノスト氏は、人間の脳の研究は個人差に依存すると語る。科学者は、特定の疾患の根本原因をより深く理解するため、なぜ一部の人は特定の疾患を発症し、同様の背景や遺伝子を持つ他の人は発症しないのかを分析している。

「これをより複雑な動物にどう拡張するかが大きな問題となるだろう」とシャイノスト氏は言う。

それでも、ショウジョウバエのモデルは簡単な作業ではありませんでした。ジャネリアチームは、2014年にGoogleのコネクトミクスチームとチームを組む前に、プロトタイプを完成させるために10年以上作業しました。研究者は、ショウジョウバエの脳を染色し、20ミクロンの厚さの板に切り刻むための新しい技術的手法を開発しました。次に、彼らはそれをカスタムイオンビーム顕微鏡でスキャンしました。

脳のスライスをスキャンすると、26兆ピクセルの膨大な3Dボリュームが生成されます。わずか1立方ミリメートルの脳組織から、1,000テラバイトを超えるデータが生成される可能性があります。

また、昔ながらの人力も必要でした。このモデルは、ニューロンの微細な形状が正しくレンダリングされていることを確認するために、2 年の歳月と数十万時間にも及ぶ人間による校正を必要としました。研究者は、VR ヘッドセットと 3D カスタム オブジェクト編集ツールを使用して、モデルを慎重に解析しました。

地図の公開にあたり、Google と Janelia はデータとコードをオンラインで無償提供した。これらのオープンソース資料は科学の幅広い傾向を反映しており、さらなる研究の発展を後押しするとローゼンバーグ氏は言う。彼女は将来、このような親切な行為が増えることを期待している。

「脳と心を理解するための取り組みは非常に大規模です」と彼女は言う。「私たちが協力し、発見を共有することで、最大の進歩を遂げることができるでしょう。」