Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Института Аллена создали одну из самых детализированных карт мозга мыши, включающую 1300 областей и подрегионов.
С помощью модели искусственного интеллекта CellTransformer исследователи обнаружили новые, ранее неизвестные участки мозга, что открывает путь к более точному пониманию того, как конкретные нейронные области связаны с поведением, когнитивными функциями и заболеваниями.
Эта карта — первая в своём роде, полностью основанная не на человеческой интерпретации, а на данных: границы между регионами определяются сходством молекулярных и клеточных характеристик.
Подобно тому как карты переходят от очертаний континентов к отображению штатов и городов, CellTransformerсоздаёт «нейрокарту», где каждый участок отражает свой уникальный клеточный состав.
🧠 Основные факты
- AI-картирование мозга: модель CellTransformer проанализировала огромные объёмы пространственно-транскриптомных данных, чтобы выделить 1300 подрегионов мозга мыши.
- Новые открытия: ИИ выявил области, которых раньше не было в научных атласах, включая тонкие подразделения таких сложных структур, как ретикулярное ядро среднего мозга, участвующее в контроле движений.
- Данные вместо догадок: в отличие от традиционных карт, новая карта полностью опирается на молекулярные и клеточные данные, а не на экспертные аннотации.
- Сравнение с эталоном: модель показала высокое совпадение с Common Coordinate Framework (CCF) — «золотым стандартом» Института Аллена, что подтверждает достоверность новых областей.
- Универсальное применение: алгоритм можно использовать не только в нейронауке, но и для картирования других органов и тканей, включая опухоли, что поможет лучше понимать механизмы болезней и искать новые терапии.
🔬 Как работает CellTransformer
Модель CellTransformer основана на архитектуре трансформеров — той же технологии, что лежит в основе ChatGPT.
Если ChatGPT анализирует взаимосвязи между словами, то CellTransformer изучает взаимосвязи между клетками, расположенными рядом в пространстве.
ИИ «обучается» предсказывать молекулярные свойства клетки по её окружению, создавая многомерную карту тканей и их организации.
🌍 Значение открытия
Эта работа знаменует собой новую эпоху в картировании мозга:
искусственный интеллект позволяет учёным увидеть мозг не глазами человека, а глазами данных.
Теперь исследователи могут точнее связывать функции и нарушения с конкретными клеточными контурами, что создаёт основу для новых гипотез, экспериментов и терапевтических подходов.
«Это как перейти от карты с континентами к карте, где видны штаты и города», — объясняет Босилька Тасич, доктор философии, директор по молекулярной генетике в Институте Аллена.
«Каждый новый регион, выявленный моделью, потенциально связан с особыми функциями мозга, которые ещё предстоит открыть».
Original Research: Open access.
“Data-driven fine-grained region discovery in the mouse brain with transformers” by Bosiljka Tasic, et al. Nature Communications
