Нейробиологи из Седарс-Синайского медицинского центра разработали реалистичную компьютерную модель клеток мозга, которая может дополнить данные биологических экспериментов. Программа, не имеющая аналогов по детализации, позволит продвинуться в исследовании человеческого интеллекта и заболеваний нервной системы. Статья об исследовании появилась на страницах журнала Cell Reports.
В отличие от биологических экспериментов, при использовании компьютерных моделей ученые могут четко контролировать все условия и ход процесса. Это позволяет увидеть, как, например, изменение одного параметра влияет на другой, что часто бывает затруднительно в тестировании на живых организмах.
Для разработки модели взаимодействия нейронов американские исследователи использовали два набора данных, полученных от клеток первичной зрительной коры мышей — участка мозга, который обрабатывает информацию, поступающую от глаз. Первый набор данных представляет собой полное генетическое описание десятков тысяч отдельных клеток. Во втором наборе между собой связаны электрические импульсы и физические характеристики 230 клеток. С помощью машинного обучения ученые объединили оба набора данных и создали реалистичную модель 9200 отдельных нейронов и электрических импульсов между ними. Такая модель имитирует мозговую активность на уровне отдельных клеток. Это первая модель, которая отражает электрическую, генетическую и биологическую активность нейронов.
С помощью разработанной модели можно проверять гипотезы, на которые в противном случае могло потребоваться несколько десятков экспериментов. К примеру, чтобы исследовать, как 50 разных генов влияют на процесс в клетке, ученым пришлось бы ставить эксперименты с «выключением» каждого гена по отдельности и в сочетаниях. Компьютерные модели значительно упрощают процесс. Помимо генов в модели можно менять скорость синтеза отдельных белков.
В экспериментах ученые могут выявить некоторые взаимосвязи, но им бывает тяжело установить, было ли одно из событий причиной или следствием другого, или же они просто происходят параллельно. Использование модели позволит проводить биомедицинские исследования быстрее, так как поиск новых закономерностей станет более прицельным.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
