科技日?qǐng)?bào)記者?張夢然
人類大腦有近860億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元有多達(dá)10000個(gè)突觸，形成了一個(gè)龐大的互連網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了行為和認(rèn)知的基礎(chǔ)。最新一期《科學(xué)》特刊連發(fā)4篇文章，綜述了科學(xué)家對(duì)大腦復(fù)雜連接（“連接組”）及其如何驅(qū)動(dòng)大腦功能和產(chǎn)生功能障礙的理解，介紹了用于探索大腦連接的神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)。
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《科學(xué)》特刊圖源：BETH RAKOUSKAS，AAAS/《科學(xué)》
《科學(xué)》雜志高級(jí)編輯皮特·斯特恩在特刊引言中寫道，大腦不僅僅是它的組成細(xì)胞。大腦中的每個(gè)神經(jīng)元都與其他數(shù)千個(gè)神經(jīng)元連接，但不是一片嘈雜的連接聲，而是同步的交響樂。沒有平穩(wěn)運(yùn)行的連接，大腦只不過是一堆神經(jīng)元。
人腦切片的細(xì)節(jié)，顯示海馬體中直至單個(gè)軸突的纖維結(jié)構(gòu)，通過3D偏振光成像顯示。顏色代表3D纖維取向，突出顯示單個(gè)纖維和纖維束的路徑。圖源：德國于利希研究中心馬庫斯·阿克瑟和卡特琳·阿蒙茨
法國波爾多大學(xué)和荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)研究人員總結(jié)了大腦連接和大腦功能之間的關(guān)系，即核心大腦功能需要通過密集連接的網(wǎng)絡(luò)在局部和遠(yuǎn)處大腦區(qū)域之間進(jìn)行整合。他們概述了大腦連接的功能作用及其在進(jìn)化和疾病中的作用。
德國于利希研究中心團(tuán)隊(duì)闡述了人類大腦結(jié)構(gòu)連接的研究進(jìn)展，并討論了在不同空間尺度上測量的重要性。連接組是指對(duì)神經(jīng)元和大腦區(qū)域如何相互連接的綜合描述。然而，要充分了解連接組，就需要從分子和細(xì)胞水平到宏觀水平，將大腦連接作為一個(gè)多尺度系統(tǒng)來處理。團(tuán)隊(duì)討論了擴(kuò)散磁共振成像（dMRI）和牽引成像等新興成像技術(shù)，以及機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算模擬，如何極大地?cái)U(kuò)展了人們對(duì)連接組的了解。
美國斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)探討了細(xì)胞類型特異性神經(jīng)調(diào)節(jié)、全腦功能成像和計(jì)算建模的最新進(jìn)展，揭示了大規(guī)模腦回路功能和功能障礙的新見解。這些發(fā)展有助于開發(fā)模擬大腦功能的新方法，用以復(fù)制和探測神經(jīng)系統(tǒng)及其行為，從而改進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病（包括帕金森病）的治療方式。
挪威奧斯陸大學(xué)團(tuán)隊(duì)回顧了用于在嚙齒動(dòng)物模型中繪制不同尺度的大腦連接的各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并討論了將這些不同的數(shù)據(jù)集組合在一起以創(chuàng)建大腦三維參考圖譜的方法。這種方法可促進(jìn)與其他微架構(gòu)特征相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組織全腦分析。
總編輯圈點(diǎn)：
大腦之了不起，在于神經(jīng)元；而神經(jīng)元之了不起，并不在于每個(gè)獨(dú)立個(gè)體，而在于其連接。這種連接恰如高級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)，指揮著所有生物的行為。它們的精準(zhǔn)性對(duì)于人類的生存也至關(guān)重要，一旦發(fā)生錯(cuò)誤，形成神經(jīng)發(fā)育問題，就會(huì)出現(xiàn)智力障礙、自閉癥譜系障礙等疾病。科學(xué)家想深入了解這種連接并不容易，但這一領(lǐng)域每前進(jìn)一步，都可以讓我們更明確哪些基因突變會(huì)帶來疾病，從而更好地進(jìn)行預(yù)防和治療。
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