研究人员创建了最现实的脑细胞计算机模型
雪松 - 西奈研究人员创建了无与伦比的单个脑细胞的最现实和复杂的计算机模型。他们的研究今天发表在同行评审期刊上细胞报告，详细说明这些模型如何有一天可以回答有关神经系统疾病甚至人类智力的问题，这些问题无法通过生物学实验进行探索。
该系的研究科学家Costas Anastassiou博士说：“这些模型捕获了神经元射击以相互交流的电信号的形状，时机和速度，这被认为是大脑功能的基础。”Cedars-Sinai的神经外科手术，以及该研究的高级作者。“这使我们能够在单细胞水平上复制大脑活动。”
这些模型是第一个组合的数据集从不同类型的实验室实验，呈现单个神经元的电，遗传和生物学活性的完整图片。Anastassiou说，这些模型可用于测试需要在实验室检查数十个实验的理论。
Anastassiou说：“想象一下，您想研究50个不同基因如何影响细胞的生物过程。”“您将需要创建一个单独的实验来'淘汰'每个基因并查看发生的事情。通过我们的计算模型，我们将能够根据我们喜欢的许多基因更改这些基因标记的配方，并预测会发生什么。”
模型的另一个优点是，它们允许研究人员完全控制实验条件。Anastassiou说，这打开了确定一个参数（例如由神经元表达的蛋白质）引起细胞或疾病状况的变化的可能性，例如癫痫发作。在实验室中，调查人员通常可以显示协会，但是很难证明原因。
“在实验室实验中，研究人员并不能控制一切，”阿纳斯塔西（Anastassiou）说。“生物学控制了很多。但是在计算模拟中，所有参数都在创建者的控制下。模型，我可以更改一个参数，看看它如何影响另一个参数，这在生物学实验中很难做到这一点。”
为了创建自己的模型，Anastassiou和他的团队来自Anastassiou实验室 - 神经病学和神经外科部门的成员，理事会董事会再生医学研究所以及Cedars-Sinai的神经科学与医学中心，使用了两套不同的数据集。小鼠主视觉皮层，即处理来自眼睛的信息的大脑区域。
第一个数据集显示了数万个单细胞的完整遗传图片。第二个联系了来自同一大脑区域的230个细胞的电反应和物理特性。研究人员使用机器学习来整合这两个数据集，并创建9,200个单神经元的生物现实模型及其电活动。
“这项工作代表了重大进步高性能计算”神经外科部主席，露丝和劳伦斯·哈维（Ruth and Lawrence Harvey）主席Keith L. Black在Cedars-Sinai的神经科学主席。对细胞类型在大脑中的功能的更深入了解。”
这项研究是与西雅图的艾伦脑科学研究所合作进行的，该研究所也提供了数据。
“由Anastassiou博士领导的这项工作非常适合Cedars-Sinai致力于将数学，统计学和计算机科学结合在一起，以解决技术，以解决所有重要问题生物医ob欧宝直播nba学研究和医疗保健，”计算生物医学系主席Jason Moore博士说：“最终，这个计算方向将有助于我们了解人类大脑的最深层奥秘。”
Anastassiou和他的团队下一步努力创建人类的计算模型细胞学习脑人类的功能和疾病。
