谷歌发布迄今最大高分辨大脑连接图

摘要:

据外媒报道,来自谷歌和弗吉尼亚Janelia研究校园的科学家们发布了迄今为止最大的动物大脑连接高分辨率图,据了解,他们共享的这个3D模型追踪了连接果蝇大脑中约25000个神经元的2000万个突触。

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该模型是连接学领域的一个里程碑,它使用详细的成像技术来绘制大脑物理路径。这张被称为“神经连接体(connectome)”的地图覆盖了果蝇大脑的约三分之一。迄今为止,只有一种生物--秀丽隐杆线虫的大脑得到过这样详细细致的描述。

在科学界,连接学的名声好坏参半。支持者认为,它有助于将大脑的物理部分跟特定行为联系起来,这是神经科学的一个关键目标。但批评人士则认为,它还没有带来任何重大突破,他们指出,绘制神经元图谱的艰苦工作是对资源的消耗,而这些资源本可以得到其他更好的利用。

“重建毫无疑问是一个技术上的奇迹,”诺丁汉大学的神经学家Mark Humphries在接受The Verge网站采访时表示。但他指出,这也是其他科学家现在使用的主要资源,它本身不会回答任何紧迫的科学问题,但它可能会引出一些有趣的谜团。

这张由谷歌和Janelia的FlyEM团队制作的3D图无疑是一项技术成就,它是自动化方法和大量人工劳动的产物。

据了解,制作这张地图的第一步就是要把果蝇大脑的各个部分切成20微米厚的碎片,大约是人类头发宽度的三分之一。果蝇是连接体研究的常见对象,因为它们的大脑相对简单,只有罂粟种子大小,但却能表现出像求爱舞这样的复杂行为。然后再用扫描电子显微镜的电子流轰击这些大脑切片使其成像。由此产生的数据由约50万亿个3D像素组成,通过追踪每个细胞路径的算法对其进行处理。

尽管谷歌拥有强大的算法能力,但它仍需要大量的人力来检查软件的工作。这家公司表示,Janelia的科学家花费了了两年时间和数十万小时来“校对”3D地图,同时还利用虚拟现实头盔和定制的3D编辑软件来验证这2000万个化学突触的路径。

即使这样,得到的地图也只覆盖了果蝇大脑的一部分,即半脑。果蝇的大脑总共有10万个神经元,而人类大脑约有860亿个神经元。这表明人们离建立一个完整的神经通路连接体还有非常远的路要走。

Joshua Vogelstein是一位生物医学工程师,也是Open Connectome项目的联合创始人。Vogelstein表示,在未来十年,这些项目提供的数据将最终开始开花结果。

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