震撼!谷歌哈佛联合发布有史以来最全面的3D可视化人脑图像,错综复杂令人惊叹

财经
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人脑是有史以来最复杂的计算机,绘制这种由神经元、突触和其他细胞组成的密集缠结几乎是不可能的。近日,谷歌和哈佛的工程师们取得了重要突破,制作了人类大百万分之一脑皮层的可浏览、可搜索的3D地图。

最终的3D人脑地图

大约 860 亿个神经元通过 100 万亿个突触连接,要弄清楚每个神经元的作用以及这些连接如何构成思想、情感、记忆、行为和意识的基础是一项艰巨的任务。尽管可能令人生畏,但世界各地的科学家团队正在卷起袖子,试图为人脑构建一个接线图——所谓的“连接组”。

去年,谷歌和霍华德休斯医学研究所的研究人员为果蝇大脑连接组铺平了道路,该连接组涵盖了昆虫整个大脑的一半左右。现在,谷歌和哈佛大学的 Lichtman 实验室已经发布了一个类似的人类大脑一小部分模型。

研究人员从取自人类大脑皮层颞叶的样本开始,其尺寸仅为1mm。为了视觉清晰,将其染色,涂上树脂以保存它,然后切成约 5,300 片,每片约 30 纳米 (nm) 厚。然后使用扫描电子显微镜对这些图像进行成像,分辨率低至 4 nm。这创造了 2.25 亿张二维图像,然后将它们重新拼接成一个3D体积。

左图为数据集的一小部分。右图为神经元子图,绿色突出显示兴奋性神经元,红色突出显示抑制性神经元。

机器学习算法扫描样本以识别其中的不同细胞和结构。经过不同的自动化系统几次后,人眼会“校对”一些细胞,以确保算法正确识别它们。

最终的结果,谷歌称之为 H01 数据集,是有史以来最全面的人类大脑地图之一。它包含 0000 个细胞和1.3亿个突触,以及更小的细胞片段,如轴突、树突、髓鞘和纤毛。但也许最惊人的统计数据是整个过程占用了 1.4 PB 的数据——超过 100 万 GB。

这只是整个事情的一小部分——谷歌表示,样本只是整个人类大脑体积的百万分之一。显然,要扩大规模需要大量的工作,找到一种方法来存储巨大的数据负载并开发一种以有用的方式组织和访问它的方法。

H01数据集现在已经可以让世界各地的研究热源在线获取,boRxiv上还提供了一份描述这项工作的配套预印本。

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