人類大腦皮質的六層興奮性神經元，依深度進行顏色編碼。
圖片來源：Google 研究與 Lichtman 實驗室
這幅生動的細胞彩虹代表了人類大腦部分有史以來最大的高解析度 3D 圖。是的，最大的，但大小仍然只有一立方毫米——大約是半粒米。憑藉這一壯舉，科學家現在可以看到由 57,000 個細胞組成的複雜網絡，這些細胞由 1.5 億個突觸和數百毫米的血管連接起來，構成了人類皮質的這一微小部分。
在過去的十年裡，哈佛大學和Google的研究人員一直在合作，致力於實現繪製完整、高解析度的小鼠大腦圖譜的目標。這是這趟旅程中一小步但很重要的一步，揭示了腦組織片段直至突觸尺度的一些前所未見的複雜性。
「『碎片』這個詞很諷刺，」資深作者 Jeff Lichtman 說，他的團隊製作了構成新地圖基礎的電子顯微鏡圖像。陳述。 “對大多數人來說，1 TB 是巨大的，但人腦的一個片段——只是人腦的一小部分——仍然是數千 TB。”
在Google研究院開發的人工智慧演算法的幫助下，哈佛大學 Lichtman 團隊的圖像可以進行顏色編碼和重建，以揭示前所未有的細節。
您可能會認為神經元（原型神經細胞）是中樞神經系統主要器官中最豐富的——線索就在名稱中，對吧？但研究小組發現，這些細胞的數量實際上與支持細胞的數量成二比一。有助於保持大腦的環境恰到好處。最豐富的細胞類型是產生，神經軸突周圍的重要絕緣層。
組織碎片中的奇怪之處包括強大的神經元，每個神經元通過50 個或更多的突觸連接，腫脹的軸突充滿了研究小組在論文中描述的“不尋常的材料”，以及少數軸突排列成「廣泛的螺旋」。由於組織樣本最初取自以下疾病的患者，尚不清楚這些特徵是否與該情況相關。
繪製到這種詳細程度的重要性在於，它有望為未來的研究人員提供新的見解，讓他們了解腦組織內的小規模連結如何可能產生重大影響，影響主要功能並導致疾病。
這個科學分支被稱為「連結組學」。近年來該領域的其他進展包括一個大規模的國際項目在人類大腦中——就像我們繪製的地圖一樣– 以及出版。
將其添加到去年宣布的壯舉中，科學家現在能夠比以往更深入地觀察我們的「小灰細胞」束。
為了進一步實現這一目標，並讓盡可能多的科學家能夠使用這些方法，哈佛大學和Google團隊開發了一系列公開的分析工具。谷歌研究小組成員維倫·傑恩 (Viren Jain) 表示：“鑑於該項目投入巨額資金，以其他人現在都可以參與並從中受益的方式呈現結果非常重要。”
作為這個特定項目的最終目標，整個小鼠大腦的圖譜將產生大約 1,000 倍於這個 1 立方毫米人腦碎片產生的數據量，因此還有很長的路要走。
作者承認：“毫無疑問，揭示神經迴路連接數據含義的方法還處於起步階段，但這個千萬億級數據集只是一個開始。”
該研究發表在期刊上科學。
