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大約有4000根神經纖維連接到這個神經元上。圖片來源：GoogleLichtman Laboratory
本報訊?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。近日，相關論文發(fā)布于預印本平臺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(xiàn)。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(shù)據(jù)集有1.4拍字節(jié)，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(shù)據(jù)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歲抗藥性癲癇女性患者身上獲得的一小片大腦。患者接受了移除左海馬體手術。手術中，外科醫(yī)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(fā)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。他們使用機器學習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(jié)展示的只是大腦的一小部分。“產生的整個數(shù)據(jù)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?！盝ain說。但對Dulac來說，該數(shù)據(jù)集是“未來幾年的寶貴財富”。
研究小組還在大腦皮層深處發(fā)現(xiàn)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?！?/p>
要繪制整個人腦圖需要1000倍的數(shù)據(jù)集，即澤字節(jié)。Lichtman提到，這相當于全球一年產生的數(shù)字內容的總和。但這樣做可能不值得。“我們可能會發(fā)現(xiàn)，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?！彼f，如果不了解信息是如何存儲的，這些數(shù)據(jù)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(fā)生的。（唐一塵）
相關論文信息：
https://doi.org/10.1101/2021.05.29.446289
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