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自然新闻文章 新闻ˌ消息 2024年5月9日 立方毫米的大脑详细地图 谷歌科学家以纳米级分辨率模拟了人类大脑的一部分，揭示了具有以前未发现特征的细胞。 作者假虎刺属·王  基于电子显微镜数据的渲染，显示了大脑皮层片段中神经元的位置。神经元根据大小被着色。致谢:谷歌研究和李奇曼实验室（哈佛大学）。D. Berger（哈佛大学）的效果图 研究人员以惊人的细节绘制了人类大脑的一小部分。由此产生的细胞图谱今天在《科学1》上发表并在网上发布，揭示了脑细胞（称为神经元）之间新的连接模式，以及自我缠绕形成结的细胞和几乎互为镜像的神经元对。 3D地图覆盖了大约1立方毫米的体积，是整个大脑的百万分之一，包含大约57，000个细胞和1.5亿个突触——神经元之间的连接。它包含了1.4千兆字节的巨大数据。“这有点令人羞愧，”加州山景城谷歌的神经科学家、该论文的合著者维伦·贾恩说。“我们要如何真正面对所有这些复杂性？“ 大脑碎片 大脑碎片取自一名45岁的女性，当时她接受了治疗癫痫的手术。它来自大脑皮层，大脑皮层是参与学习、解决问题和处理感觉信号的一部分。样本被浸泡在防腐剂中，并用重金属染色，以使细胞更容易看到。马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的神经科学家杰夫·李奇曼和他的同事们随后将样本切成大约5000片——每片只有34纳米厚——可以用电子显微镜成像。 然后，贾恩的团队建立了人工智能模型，能够将显微镜图像拼接在一起，以3D方式重建整个样本。“我记得这一刻，进入地图，看着这个女人大脑中的一个单独的突触，然后放大到其他数百万像素，”贾恩说。“感觉有点精神上的。” 单个神经元（白色）有5600个轴突（蓝色）与之相连。进行这些连接的突触以绿色显示。致谢:谷歌研究和李奇曼实验室（哈佛大学）。D. Berger（哈佛大学）的效果图 当详细检查该模型时，研究人员发现了非常规神经元，包括一些相互之间多达50个连接的神经元。“一般来说，你最多能在两个神经元之间找到几个连接，”贾恩说。在其他地方，该模型显示了带有卷须的神经元，这些卷须在自身周围形成结。“以前没人见过这样的东西，”贾恩补充道。 研究小组还发现成对的神经元是彼此近乎完美的镜像。“我们发现两个群体会向两个不同的方向发送树突，有时会出现一种镜像对称，”Jain说。目前还不清楚这些特征在大脑中有什么作用。 需要校对人员 这张地图太大了，大部分还需要人工检查，而且它仍然可能包含将如此多的图像拼接在一起的过程中产生的错误。“数百个细胞已经被'校对’，但这显然只是5万个细胞中的百分之几，”贾恩说。他希望其他人能帮助校对他们感兴趣的地图部分。他说，研究小组计划从其他人身上获取类似的大脑样本图谱——但在未来几十年内不太可能获得整个大脑的图谱。 西雅图艾伦脑科学研究所所长曾洪奎说:“这篇论文是人类大脑皮层数据集的杰作。”。她补充说，大量可以自由访问的数据将“允许社区更深入地研究人类大脑皮层的微电路”。 深入了解大脑皮层的工作原理可以为如何治疗一些精神疾病和神经退行性疾病提供线索。“这张地图提供了前所未有的细节，可以揭示神经连接的新规则，并有助于破译人类大脑的内部工作机制，”好时宾夕法尼亚州立大学的神经科学家权勇秀·金说。 https:///10.1038/d41586-024-01387-9 参考 Shapson-Coe，a .等人《科学》第384期，eadk 4858（2024年）。 文章 谷歌学术 |
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