Sestavování mapy v mesoskopickém měřítku s použitím „brokovnicové“ metody

V mesoskopiském měřítku tým očekává získání obrázků spojů, které jsou v jistém smyslu stereotypní – tj. jsou v podstatě stejné u různých jedinců a jsou pravděpodobně podmíněny geneticky specifickým způsobem. K tomuto výzkumu byly použity mozky různých zvířat stejného pohlaví a věku. Objem mozku je rozdělen na 250 stejně vzdálených předem definovaných mřížkových bodů a v každém tomto bodě jsou použity čtyři různé indikátory. Osmičlenný tým z CSHL tak hledá úplnou mapu spojení, ze které vytvoří celkový datový soubor. Při této práci spolupracují s kolegy z Bostonské univerzity (Boston University), MIT a Kalifornské univerzity v San Diegu (University of California, San Diego).

V tomto smyslu je projekt analogický „brokovnicovému“ přístupu projektu lidského genomu (Human Genome Project). Stejně jako v tomto případě bude totiž konečný výstup sestávat z jednotlivých dat spojených dohromady díky pokročilé počítačové a informační technologii. A Mitra skutečně připouští, že jeden ze zastánců projektu výzkumu lidského genomu, dr. James D. Watson (nyní penzionovaný předseda CSHL), jej při práci na projektu motivoval a podporoval.

„Nikdy nepochopíme, jak mozek funguje, dokud nebudeme mít tuto mapu spojení,“ říká dnes dr. Watson. „Mitra je na správné cestě a udělalo na mě dojem, jak dokázal přejít od původního nápadu až ke konečným datům během pár let s celkem skromným rozpočtem. Jeho přístup totiž potřebuje značnou finanční podporu.“
Projekt MBA byl také inspirován prací Allenova Institutu, založeného spoluzakladatelem Microsoftu Paulem Allenem, která skončila vznikem obsáhlé mapy exprese genů uvnitř myšího mozku. Tato práce byla výsledkem postupů standardní molekulární biologie, které byly opakovány v kvaziprůmyslovém procesu. Výsledná mapa exprese genu, jakkoli byla úspěchem, neměla za úkol vrhat nové světlo na spojení v mozku. Stala se však výchozím bodem pro Mitru.

Od roku 2009, kdy Mitra a jeho kolegové začali se svým projektem mesoskopického mapování mozků obratlovců, se tento postup uplatnil nejen v Mitrově CSHL projektu, ale i v dalších mesoskopických mapovacích projektech pro myši v Allenově institutu a na UCLA. Jednotlivé projekty se liší v zaměření a v technických drobnostech.

Mnoho rysů odděluje mesoskopický projekt v CSHL od ostatních. Šířka řezů 20 mikrometrů dává výsledkům v CSHL zvláště dobré prostorové rozlišení. Použití čtyř indikátorů, jak klasických indikátorových sloučenin, tak i neurotropních virů (oslabených nebo poškozených virů, které napadají nervové buňky), poskytuje dostatečné množství informací a pomáhá ovládat různé účinnosti jednotlivých indikátorových sloučenin. Obrázky na stránkách projektu MBA poskytují data o skutečných neuronových procesech – „základní pravdě“ neuroanatomie, jak by řekl Mitra. A nespoléhá se přitom na deduktivní metodologii jako v případě funkční nukleární magnetické rezonance nebo difúzního tenzorového zobrazování, kde se deduktivní metodologie používá. Nakonec je ještě vhodné dodat, že řezy jsou fyzicky skladovány, aby bylo umožněno jejich pozdější přezkoumání citlivějšími zobrazovacími metodami nebo metodami zcela novými.

„Náš projekt bych označil za nutný první krok v mnohem větším úkolu, jakým je pochopení struktury a dynamiky mozku obratlovců a nakonec i mozku lidského,“ říká Mitra. „I když bychom se měli vyvarovat snadných srovnání s projektem Genomu, poskytnou data z MBA a podobných projektů užitečný rámec – ne nepodobný referenčnímu genomu – na který můžeme „navěsit“ různé části našich neurologických znalostí, které byly vždy velmi roztříštěné.“

Data projektu Architektury Myšího Mozku mohou být prohlížena online na stránkách: http://mouse.brainarchitecture.org/.