あ 人工知能 (AI) モデル 科学者によって設計されたこのマウス脳マップは、これまでに 1,300 以上の領域とサブ領域を含む最も詳細なマップの 1 つを作成しました (一部は初めてマッピングされました)。 神経科学探求の新たな道を確実に開くツールです。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校 (UCSF) と米国シアトルのアレン研究所の科学者によって開発された AI モデルは、細胞の種類ではなく、脳のさまざまな領域と小領域を表す脳地図を再構築しましたが、その一部はこれまで知られていなかったものです。
さらに、これまでのものとは異なり、新しい脳マップは大規模な空間トランスクリプトーム データから作成されています。つまり、人間の解釈ではなく、完全にデータで構築されています。
そうすることで、このマップは「前例のない」レベルの詳細を提供し、科学者が特定の機能、行動、疾患状態をより小さくより正確な細胞領域に結びつけることを可能にし、「これらの領域が果たす役割についての新しい仮説と実験のためのロードマップを提供する」ことで、脳の理解を進めることができると研究著者らは述べている。
「大陸と国のみを示す地図から、州と都市を示す地図に移行するようなものです」と、アレン研究所の分子遺伝学博士で研究著者の一人であるボシリカ・タシック氏は説明する。
「人間の専門家からの注釈ではなく、データのみに基づいた、この新しく詳細な脳の分割により、これまで知られていなかったマウスの脳の部分領域が明らかになりました。そして、数十年にわたる神経科学によると、新しい領域は、まだ発見されていない特殊な脳機能に対応しています。」
この研究結果は、今週火曜日に Nature Communications 誌に掲載されました。
強力な AI モデル
この画期的な進歩の背後には、巨大な空間トランスクリプトミクス データセットから脳の重要な部分領域を自動的に識別できる強力な人工知能モデルである CellTransformer があります。
空間トランスクリプトミクスは、特定の種類の細胞が脳内のどこに存在するかを明らかにしますが、その組成に基づいて脳の領域を明らかにするものではありません。
CellTransformer を使用すると、科学者は、都市内の建物の種類に基づいて都市の境界をスケッチするのと同じように、共有細胞近傍の計算に基づいて脳の領域や細分化を定義できるようになります。
「私たちのモデルは、ChatGPT などの AI ツールと同じ強力なテクノロジーに基づいています。どちらも、コンテキストを理解する能力に優れた『変革的』フレームワークに基づいています」と、UCSF の神経学および生物工学の教授であり、この研究の上級著者である Reza Abbasi-Asl 氏は述べています。
「トランスフォーマーは文中の単語間の関係を分析するためによく使用されますが、私たちは空間内で近くにある細胞間の関係を分析するためにCellTransformerを使用します。CellTransformerは、局所環境に基づいて細胞の分子特性を予測することを学習し、組織の一般的な組織の詳細なマップを作成できるようにします」と研究者は述べています。
さらに、このモデルは海馬などの既知の脳領域を再現することに成功したが、運動の開始と解放に複雑な役割を果たす中脳の網様核など、ほとんど知られていない脳領域のより詳細でこれまでカタログ化されていなかった部分領域も明らかにした、と研究は強調している。
