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科學家發布迄今最大的“人腦地圖” 包含1.3億個突觸數萬個神經元

2021-06-04 10:17:34 來源：科技日報

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。