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科學家揭示了包含20萬個細胞和5億個連接的大腦接線圖

導讀 普林斯頓大學、艾倫研究所和貝勒醫(yī)學院的神經(jīng)科學家和計算機科學家剛剛發(fā)布了一組數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將 3D 接線圖與數(shù)萬個神經(jīng)元的功能結合在

普林斯頓大學、艾倫研究所和貝勒醫(yī)學院的神經(jīng)科學家和計算機科學家剛剛發(fā)布了一組數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將 3D 接線圖與數(shù)萬個神經(jīng)元的功能結合在一起,以創(chuàng)建迄今為止對哺乳動物大腦回路的最詳細檢查.

普林斯頓大學神經(jīng)科學教授、計算機科學教授 H. Sebastian Seung 是 MICrONS 的首席科學家之一,他說:“我們的五年任務確實非常艱巨,其雄心勃勃的目標在許多人看來是無法實現(xiàn)的。”“第一年,一位實驗室成員向我爭辯說,即使是第一階段的試點也是不可能的??爝M到今天,我們正在釋放一立方毫米的重建小鼠皮層,比第一階段的目標大 1000 倍.”

該數(shù)據(jù)集現(xiàn)已公開可供任何人瀏覽和使用,繪制了 20 萬個腦細胞和近 5 億個突觸的精細結構和連通性,所有這些都包含在一個立方毫米的小鼠大腦塊中——大約是一粒沙子的大小——來自視覺新皮層,哺乳動物大腦中處理眼睛所見事物的部分。

“大腦皮層是人類大腦中最大的結構,幾乎達到了神話般的地位,”Seung 說。“它被 1906 年諾貝爾獎獲得者、西班牙英雄圣地亞哥·拉蒙·伊·卡哈爾(Santiago Ramon y Cajal)稱為‘謎中之謎’,他是神經(jīng)回路映射的先驅(qū)。我們認為卡哈爾會對我們在 21 世紀重建的一塊皮層感到高興. 我想我們也很高興,雖然我們?nèi)匀灰驗槲迥甑娜蝿仗鄱鵁o法實現(xiàn)它!

這個龐大的項目被稱為皮層網(wǎng)絡機器智能(MICrONS) 計劃,耗時五年完成,由智能高級研究項目活動資助。研究資金的目標是挖掘腦線信息以改進機器學習。但該數(shù)據(jù)集對神經(jīng)科學領域也很有價值——無論是對于尋求了解大腦如何沿著定義的回路傳遞信息的科學家,以及對于想要治療接線或連接發(fā)生改變的腦部疾病的生物醫(yī)學研究人員。

“我們基本上把大腦電路當作一臺計算機,我們問了三個問題:它有什么作用?它是如何連接的?程序是什么?”艾倫研究所的高級研究員、MICrONS 的首席科學家之一克萊·里德 (Clay Reid) 說。“實驗是為了從字面上看神經(jīng)元的活動,觀察它們的計算。我們今天展示的重建讓我們看到神經(jīng)回路的元素:腦細胞和布線,能夠跟隨電線到達繪制細胞之間的連接圖。最后一步是解釋這個網(wǎng)絡,在這一點上我們也許可以說我們可以讀取大腦的程序。”

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