史上最强三维“人脑地图”问世容量超过100万GB

2021-06-04 09:50:17 来源：科技日报

包含1.3亿个突触、数万个神经元……通过对人类大脑皮层进行成像和重建，科学家发布了一份迄今最大的“人脑地图”。据谷歌人工智能官方网站2日消息，该机构发布了“H01”人脑成像数据集，这也是首个大规模研究人类大脑皮层的突触连接的项目。

人类大脑是有史以来最复杂的“计算机”，如何绘制由大脑神经元、突触和其他细胞组成的密集连接图，进而厘清它们是如何形成思想、情感、记忆、行为和意识的，是科学家长久以来的梦想，但也被认为是几乎“不可能完成的任务”。

谷歌联合霍华德·休斯医学研究所的科学家曾制作过一个“果蝇半脑连接组”，包括了昆虫全脑的一半左右。而此次，谷歌和哈佛大学的Lichtman实验室制作了一个可浏览、可搜索的人类大脑皮层的3D“地图”——最新的“H01”数据集容量超过100万GB。

研究团队从人类大脑皮层的颞叶开始取样，为获得视觉清晰度，还对其染色、涂上树脂，再切成大约5300个切片，每个切片的厚度约为30纳米(nm)。团队使用扫描电子显微镜对这些切片进行成像，其分辨率达4纳米——这创造了2.25亿张二维图像，再将它们拼接成一个三维结构。

最终，这一数据集覆盖大约一立方毫米的皮质组织，包括数万个神经元、部分神经重建元片段、1.3亿个带注释的突触、104个校对细胞以及许多其他亚细胞注释和结构。“H01”样本通过4nm分辨率成像，再由自动计算技术重建和注释，最终可让人们看到一个初步的人类大脑皮层结构。

这是迄今为止人类编制的最全面、最详细的人类大脑“地图”，也是第一个大规模研究人类大脑皮层的突触连接的样本，该成果为研究人类大脑提供了重要资源。这一样本仍然只是整个人类大脑容量的百万分之一，未来的扩展研究仍然是巨大的技术挑战。(记者张梦然)

总编辑圈点

大脑皮层，在整个脑和全部神经系统的演化史上最晚出现，但功能却最高阶。换句话说，为什么我们有“高级认知功能”?如思考、记忆、计划、感知、语言和注意力，可能就要从大脑皮层中寻找答案。多年来，科学家已经在理解复杂大脑的宏观结构上取得长足进步，但对于单个神经细胞水平上的构造、相互连接的突触，尚有许许多多问题未厘清。感谢匿名的捐赠者，让科学家利用那些原本会被丢弃的切除组织，构建出一幅微小却也宏大的“地图”，让人类对自己的大脑深处有了前所未有的了解。

标签：人脑地图问世容量神经元