包含1.3億個突觸、數(shù)萬個神經(jīng)元……通過對人類大腦皮層進(jìn)行成像和重建，科學(xué)家發(fā)布了一份迄今最大的“人腦地圖”。據(jù)谷歌人工智能官方網(wǎng)站2日消息，該機(jī)構(gòu)發(fā)布了“H01”人腦成像數(shù)據(jù)集，這也是首個大規(guī)模研究人類大腦皮層的突觸連接的項目。
人類大腦是有史以來最復(fù)雜的“計算機(jī)”，如何繪制由大腦神經(jīng)元、突觸和其他細(xì)胞組成的密集連接圖，進(jìn)而厘清它們是如何形成思想、情感、記憶、行為和意識的，是科學(xué)家長久以來的夢想，但也被認(rèn)為是幾乎“不可能完成的任務(wù)”。
谷歌聯(lián)合霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家曾制作過一個“果蠅半腦連接組”，包括了昆蟲全腦的一半左右。而此次，谷歌和哈佛大學(xué)的Lichtman實(shí)驗室制作了一個可瀏覽、可搜索的人類大腦皮層的3D“地圖”——最新的“H01”數(shù)據(jù)集容量超過100萬GB。
研究團(tuán)隊從人類大腦皮層的顳葉開始取樣，為獲得視覺清晰度，還對其染色、涂上樹脂，再切成大約5300個切片，每個切片的厚度約為30納米(nm)。團(tuán)隊使用掃描電子顯微鏡對這些切片進(jìn)行成像，其分辨率達(dá)4納米——這創(chuàng)造了2.25億張二維圖像，再將它們拼接成一個三維結(jié)構(gòu)。
最終，這一數(shù)據(jù)集覆蓋大約一立方毫米的皮質(zhì)組織，包括數(shù)萬個神經(jīng)元、部分神經(jīng)重建元片段、1.3億個帶注釋的突觸、104個校對細(xì)胞以及許多其他亞細(xì)胞注釋和結(jié)構(gòu)。“H01”樣本通過4nm分辨率成像，再由自動計算技術(shù)重建和注釋，最終可讓人們看到一個初步的人類大腦皮層結(jié)構(gòu)。
這是迄今為止人類編制的最全面、最詳細(xì)的人類大腦“地圖”，也是第一個大規(guī)模研究人類大腦皮層的突觸連接的樣本，該成果為研究人類大腦提供了重要資源。這一樣本仍然只是整個人類大腦容量的百萬分之一，未來的擴(kuò)展研究仍然是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。(記者 張夢然)
總編輯圈點(diǎn)：
大腦皮層，在整個腦和全部神經(jīng)系統(tǒng)的演化史上最晚出現(xiàn)，但功能卻最高階。換句話說，為什么我們有“高級認(rèn)知功能”?如思考、記憶、計劃、感知、語言和注意力，可能就要從大腦皮層中尋找答案。多年來，科學(xué)家已經(jīng)在理解復(fù)雜大腦的宏觀結(jié)構(gòu)上取得長足進(jìn)步，但對于單個神經(jīng)細(xì)胞水平上的構(gòu)造、相互連接的突觸，尚有許許多多問題未厘清。感謝匿名的捐贈者，讓科學(xué)家利用那些原本會被丟棄的切除組織，構(gòu)建出一幅微小卻也宏大的“地圖”，讓人類對自己的大腦深處有了前所未有的了解。
關(guān)鍵詞： 人腦地圖 神經(jīng)元 科學(xué)家 H01 人腦成像數(shù)據(jù)集
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