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          最詳細的人腦內部連接圖發布 展示了人腦神經元間的連接模式

          來源:中國科學報

          大約有4000根神經纖維連接到這個神經元上。

          研究人員繪制了迄今為止最詳細的人腦內部連接圖,它展示了人腦神經元間的連接模式。日,相關論文發布于預印本臺bioRxiv。

          這張圖可以在網上免費獲得,其中包括5萬個細胞,全部以三維形式呈現。它們由上億根蜘蛛絲般的卷須連接在一起,形成了1.3億個突觸連接。該數據集有1.4拍字節,約為計算機存儲容量的700倍。

          論文作者之一、美國加州山景城谷歌研究中心的Viren Jain說,該數據集如此之大,以致研究人員還未能對其進行詳細研究。未參與該研究的哈佛大學的Catherine Dulac說,這是我們第一次看到如此大的人腦真實結構。

          該研究始于哈佛大學Jeff Lichtman團隊從一位45歲抗藥癲癇女患者身上獲得的一小片大腦?;颊呓邮芰艘瞥蠛qR體手術。手術中,外科醫生必須移除覆蓋在其海馬體上的一些健康腦組織。

          Lichtman團隊立即將樣本浸泡在防腐劑中,然后用像鋨這樣的重金屬進行染色,以便每個細胞的外膜在電子顯微鏡下都可以看到。之后將樣本嵌入樹脂中使其變硬,進而切成約30納米厚的薄片(大約是人類頭發直徑的千分之一),并使每個薄片成像。此時,Jain團隊接手,組裝二維切片形成三維模型。他們使用機器學重建了連接神經元的卷須,并標記了不同的細胞類型。

          而所有這些細節展示的只是大腦的一小部分。“產生的整個數據集僅代表了1立方毫米大腦,通常是核磁共振掃描中的一個像素。”Jain說。但對Dulac來說,該數據集是“未來幾年的寶貴財富”。

          研究小組還在大腦皮層深處發現了以前沒有觀察到的神秘神經元對。Lichtman說:“兩個細胞在同一軸上指向相反方向。”

          要繪制整個人腦圖需要1000倍的數據集,即澤字節。Lichtman提到,這相當于全球一年產生的數字內容的總和。但這樣做可能不值得。“我們可能會發現,其中很多是來自經驗的編碼信息,因此每個大腦都是不同的。”他說,如果不了解信息是如何存儲的,這些數據將無用處。

          但有專家認為,一個直接的好處是有助于探索有精神健康問題的人的大腦有何不同,以進一步闡明精神分裂癥等疾病是如何發生的。

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