基于電子顯微鏡數(shù)據(jù)的渲染，圖片展示了大腦皮層片段中神經(jīng)元的位置。圖片來源：哈佛大學研究人員以驚人的細節(jié)繪制了人類大腦的一小部分，由此產(chǎn)生的細胞圖譜發(fā)表于5月9日出版的《科學》雜志，并已可在線獲取。該圖譜揭示了被稱為神經(jīng)元的腦細胞、纏繞自身成結的細胞，以及幾乎互為鏡像的成對神經(jīng)元之間新的連接模式。這張三維圖譜覆蓋了大約1立方毫米的體積，相當于整個大腦的百萬分之一，包含了大約5.7萬個細胞和1.5億個突觸，即神經(jīng)元之間的連接。此外，圖譜還包含了1.4拍字節(jié)的龐大數(shù)據(jù)。這一大腦片段取自一名45歲的女性，當時她正在接受治療癲癇的手術。該片段來自大腦皮層，這是大腦中負責學習、解決問題和處理感官信號的地方。研究人員將樣本浸泡在防腐劑中，并用重金屬染色，使細胞更容易被觀察到。美國哈佛大學神經(jīng)科學家Jeff Lichtman和同事將樣本切成大約5000片，每片只有34納米厚，可以用于電子顯微鏡成像。隨后，美國谷歌公司神經(jīng)科學家Viren Jain團隊建立了一個人工智能模型，將顯微鏡圖像拼接在一起，從而以三維方式重建了整個樣本?！拔矣浀眠@一刻，進入圖譜，可以觀察到這位女性大腦中的一個單獨突觸，然后放大到數(shù)百萬個像素?！盝ain說。在詳細研究該模型時，研究人員發(fā)現(xiàn)了非常規(guī)神經(jīng)元，其中一些神經(jīng)元之間有多達50個連接。Jain說：“一般而言，兩個神經(jīng)元之間最多有幾個連接。”在其他地方，該模型顯示了具有卷須的神經(jīng)元，這些卷須圍繞自身形成了結。Jain補充說：“以前沒人見過這樣的東西?！毖芯啃〗M還發(fā)現(xiàn)了一些幾乎是彼此完美鏡像的成對神經(jīng)元?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)兩組樹突會向兩個不同方向移動，有時會形成一種鏡像對稱?！盝ain說。目前還不清楚這一特征在大腦中的作用。這張圖譜太大了，大部分還需要人工檢查，而且在將這么多圖像拼接在一起的過程中，仍然可能存在錯誤。“數(shù)百個細胞已經(jīng)被‘校對’，但顯然這只是5萬多個細胞中的百分之幾?！盝ain說。研究人員希望其他人能幫忙校對圖譜中自己感興趣的部分。他們還計劃從其他人身上提取類似的大腦樣本，但在未來幾十年里，不太可能繪制出整個大腦的圖譜。美國艾倫腦科學研究所所長曾紅葵表示：“這篇論文確實是人類大腦皮層數(shù)據(jù)集的杰作?！泵赓M獲取的大量數(shù)據(jù)將“使科學家能夠更深入研究人類大腦皮層中的微電路”。更深入了解大腦皮層如何工作，可能會為治療一些精神和神經(jīng)退行性疾病提供線索。美國賓夕法尼亞州立大學神經(jīng)科學家Yongsoo Kim說：“這張圖譜提供了前所未有的細節(jié)，可以揭示神經(jīng)連接的新規(guī)則，并有助于破譯人類大腦的內部工作機制?！毕嚓P論文信息：https://doi.org/10.1126/science.eadk4858