Categories
科技報導

谷歌發布迄今最大高分辨大腦連接圖



據外媒報導,來自谷歌和弗吉尼亞Janelia研究校園的科學家們發布了迄今為止最大的動物大腦連接高分辨率圖,據了解,他們共享的這個3D模型追踪了連接果蠅大腦中約25000個神經元的2000萬個突觸。

Screen_Shot_2020_01_22_at_3.51.22_PM.0.jpg

該模型是連接學領域的一個里程碑,它使用詳細的成像技術來繪製大腦物理路徑。這張被稱為“神經連接體(connectome)”的地圖覆蓋了果蠅大腦的約三分之一。迄今為止,只有一種生物–秀麗隱桿線蟲的大腦得到過這樣詳細細緻的描述。

在科學界,連接學的名聲好壞參半。支持者認為,它有助於將大腦的物理部分跟特定行為聯繫起來,這是神經科學的一個關鍵目標。但批評人士則認為,它還沒有帶來任何重大突破,他們指出,繪製神經元圖譜的艱苦工作是對資源的消耗,而這些資源本可以得到其他更好的利用。

“重建毫無疑問是一個技術上的奇蹟,”諾丁漢大學的神經學家Mark Humphries在接受The Verge網站採訪時表示。但他指出,這也是其他科學家現在使用的主要資源,它本身不會回答任何緊迫的科學問題,但它可能會引出一些有趣的謎團。

這張由谷歌和Janelia的FlyEM團隊製作的3D圖無疑是一項技術成就,它是自動化方法和大量人工勞動的產物。

據了解,製作這張地圖的第一步就是要把果蠅大腦的各個部分切成20微米厚的碎片,大約是人類頭髮寬度的三分之一。果蠅是連接體研究的常見對象,因為它們的大腦相對簡單,只有罌粟種子大小,但卻能表現出像求愛舞這樣的複雜行為。然後再用掃描電子顯微鏡的電子流轟擊這些大腦切片使其成像。由此產生的數據由約50萬億個3D像素組成,通過追踪每個細胞路徑的算法對其進行處理。

儘管谷歌擁有強大的算法能力,但它仍需要大量的人力來檢查軟件的工作。這家公司表示,Janelia的科學家花費了了兩年時間和數十萬小時來“校對”3D地圖,同時還利用虛擬現實頭盔和定制的3D編輯軟件來驗證這2000萬個化學突觸的路徑。

即使這樣,得到的地圖也只覆蓋了果蠅大腦的一部分,即半腦。果蠅的大腦總共有10萬個神經元,而人類大腦約有860億個神經元。這表明人們離建立一個完整的神經通路連接體還有非常遠的路要走。

Joshua Vogelstein是一位生物醫學工程師,也是Open Connectome項目的聯合創始人。 Vogelstein表示,在未來十年,這些項目提供的數據將最終開始開花結果。