史上最強三維“人腦地圖”問世

        科技日報 2021-06-04 13:30:07

        包含1.3億個突觸、數萬個神經元……通過對人類大腦皮層進行成像和重建,科學家發布了一份迄今最大的“人腦地圖”。據谷歌人工智能官方網站2日消息,該機構發布了“H01”人腦成像數據集,這也是首個大規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雜的“計算機”,如何繪制由大腦神經元、突觸和其他細胞組成的密集連接圖,進而厘清它們是如何形成思想、情感、記憶、行為和意識的,是科學家長久以來的夢想,但也被認為是幾乎“不可能完成的任務”。

        谷歌聯合霍華德·休斯醫學研究所的科學家曾制作過一個“果蠅半腦連接組”,包括了昆蟲全腦的一半左右。而此次,谷歌和哈佛大學的Lichtman實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”數據集容量超過100萬GB。

        研究團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)。團隊使用掃描電子顯微鏡對這些切片進行成像,其分辨率達4納米——這創造了2.25億張二維圖像,再將它們拼接成一個三維結構。

        最終,這一數據集覆蓋大約一立方毫米的皮質組織,包括數萬個神經元、部分神經重建元片段、1.3億個帶注釋的突觸、104個校對細胞以及許多其他亞細胞注釋和結構。“H01”樣本通過4nm分辨率成像,再由自動計算技術重建和注釋,最終可讓人們看到一個初步的人類大腦皮層結構。

        這是迄今為止人類編制的最全面、最詳細的人類大腦“地圖”,也是第一個大規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,未來的擴展研究仍然是巨大的技術挑戰。

        (記者張夢然)

        關鍵詞: 最強 三維 人腦 地圖

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