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大約有4000根神經纖維連接到這個(ge) 神經元上。圖片來源：GoogleLichtman Laboratory
本報訊 研究人員繪製了迄今為(wei) 止最詳細的人腦內(nei) 部連接圖，它展示了人腦神經元間的連接模式。近日，相關(guan) 論文發布於(yu) 預印本平台bioRxiv。
這張圖可以在網上免費獲得，其中包括5萬(wan) 個(ge) 細胞，全部以三維形式呈現。它們(men) 由上億(yi) 根蜘蛛絲(si) 般的卷須連接在一起，形成了1.3億(yi) 個(ge) 突觸連接。該數據集有1.4拍字節，約為(wei) 計算機存儲(chu) 容量的700倍。
論文作者之一、美國加州山景城穀歌研究中心的Viren Jain說，該數據集如此之大，以致研究人員還未能對其進行詳細研究。未參與(yu) 該研究的哈佛大學的Catherine Dulac說，這是我們(men) 第一次看到如此大的人腦真實結構。
該研究始於(yu) 哈佛大學Jeff Lichtman團隊從(cong) 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(ti) 手術。手術中，外科醫生必須移除覆蓋在其海馬體(ti) 上的一些健康腦組織。
Lichtman團隊立即將樣本浸泡在防腐劑中，然後用像鋨這樣的重金屬進行染色，以便每個(ge) 細胞的外膜在電子顯微鏡下都可以看到。之後將樣本嵌入樹脂中使其變硬，進而切成約30納米厚的薄片（大約是人類頭發直徑的千分之一），並使每個(ge) 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(men) 使用機器學習(xi) 重建了連接神經元的卷須，並標記了不同的細胞類型。
而所有這些細節展示的隻是大腦的一小部分。“產(chan) 生的整個(ge) 數據集僅(jin) 代表了1立方毫米大腦，通常是核磁共振掃描中的一個(ge) 像素。”Jain說。但對Dulac來說，該數據集是“未來幾年的寶貴財富”。
研究小組還在大腦皮層深處發現了以前沒有觀察到的神秘神經元對。Lichtman說：“兩(liang) 個(ge) 細胞在同一軸上指向相反方向。”
要繪製整個(ge) 人腦圖需要1000倍的數據集，即澤字節。Lichtman提到，這相當於(yu) 全球一年產(chan) 生的數字內(nei) 容的總和。但這樣做可能不值得。“我們(men) 可能會(hui) 發現，其中很多是來自經驗的編碼信息，因此每個(ge) 大腦都是不同的。”他說，如果不了解信息是如何存儲(chu) 的，這些數據將無用處。
但有專(zhuan) 家認為(wei) ，一個(ge) 直接的好處是有助於(yu) 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症等疾病是如何發生的。（唐一塵）
相關(guan) 論文信息：
https://doi.org/10.1101/2021.05.29.446289
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