Создана комплексная карта мозга: от отдельных клеток до нейронных сетей

Исследователи представили siibra — инновационный программный комплекс, систематизирующий фрагментарные сведения о человеческом мозге в рамках единого многослойного цифрового атласа. Система предоставляет гибкие инструменты для работы с данными любого масштаба: от молекулярного и клеточного уровня до архитектуры нейронных сетей и крупных анатомических структур, используя интерактивный веб-интерфейс, Python-библиотеки и специализированный API.

Результаты разработки, опубликованные в журнале Nature Methods, призваны преодолеть барьер разобщенности, вызванный тем, что современные нейробиологические данные генерируются с помощью принципиально разных методов, хранятся в несовместимых форматах и привязаны к отличным друг от друга системам координат.

Платформа синхронизирует результаты МРТ, микроскопических исследований и коннектомики, проецируя их в общую цифровую систему координат. Фундаментом служит Multilevel Human Brain Atlas, интегрированный с европейской научной инфраструктурой EBRAINS. Этот ресурс объединяет макроскопические модели с детальными микроскопическими картами, в частности, с трехмерным атласом коры и подкорковых зон Julich Brain.

В распоряжении пользователей siibra — свыше 7 ТБ мультимодальных данных, включая визуальный и табличный контент. Важным преимуществом является оптимизация работы: вместо загрузки массивных наборов целиком, исследователи могут извлекать только фрагментарные данные для конкретных областей, обеспечивая высокую воспроизводимость аналитических процессов.

Ключевая особенность архитектуры — вероятностный метод картирования. Поскольку анатомическая вариативность мозга индивидуальна, использование жестких границ не всегда оправдано. Siibra опирается на статистические модели, учитывающие анатомические особенности, что критически важно для корректного сопоставления данных МРТ, гистологических срезов и электрофизиологических показателей.

Практическая значимость инструмента продемонстрирована на примере глубокой стимуляции мозга (DBS) — высокотехнологичного метода лечения неврологических патологий. Пересмотр клинических данных с помощью siibra выявил риск ошибочной локализации электродов в таламусе из-за наложения близлежащих структур. Повышение точности наложения анатомических карт на индивидуальные данные пациента способно значительно увеличить эффективность и безопасность подобных процедур.

Авторы подчеркивают, что siibra закладывает фундамент для масштабного внедрения искусственного интеллекта в нейронауки: от создания прецизионных цифровых двойников мозга до проектирования интеллектуальных терапевтических решений. В перспективе разработчики планируют интеграцию продвинутых ИИ-алгоритмов анализа и подключение новых международных репозиториев данных.

Источник: iXBT