
科学家第一次重建了大脑意识所在的连接细胞的三维电路。他们的新方法涉及使用高科技显微镜和超级计算机,它提供了前所未有的机会,可以通过通过缠结和致密的细胞丛林导航来揭示大脑的复杂接线,类似于Google爬网的方式。
这项研究,由两个独立团队在3月10日的《自然》杂志上发表,,,,证明解决的可能性有关大脑功能的问题传统方法无法解决。一项研究是由哈佛大学的神经生物学家克莱·里德(Clay Reid)领导的,另一项是由德国海德堡的马克斯·普朗克医学研究所的温弗里德·丹克(Winfried Denk)率领的。 [脑细胞图的图像这是给出的
随着大脑成像技术的发展,科学家们在研究活动方面取得了巨大的成功脑细胞。尽管这回答了“他们在做什么”问题,但它并没有阐明“他们如何做”的谜团。
因此,研究人员转向大脑皮层,大脑的外层与高阶心理功能有关,包括记忆。
里德告诉《生命科学》:“皮质电路非常大,到目前为止,我们一直在查看单元网络一次连接两个细胞,或者一次连接少量连接。” “这种技术的组合使我们希望在未来十年中,我们能够查看并查看本地网络中每个细胞的生理学。”
里德所使用的个别技术并不是什么新鲜事物,但是他和他的团队开发了艰苦的程序,将大脑结构数据与神经记录相匹配,以重新创建小鼠视觉系统的电路。
他们首先让实验室小鼠在屏幕上查看点亮杆,因为他们测量了大约十二个神经元的活性,已知在鼠标视力中起作用。
为了弄清楚这些神经元如何物理连接到电路中,研究人员转向电子显微镜(EM),该电子显微镜(EM)通过将电子光束到1,200个微小的脑部切片上,从而产生了动物脑组织的高分辨率图像。
他们使用超级计算机将数百万个高分辨率图像缝合在一起,从而导致三维图里德说,这看起来像是难以理解的电线的森林。
为了在显微镜图像中找到感兴趣的数据,研究人员手动跟踪了他们已经记录并绘制了数百种与附近细胞的连接的神经元。
他们专注于10个对小鼠视觉至关重要的脑细胞。里德说:“他们花了三个月的时间吸引了十个神经元的三维棍子人物。”它们本质上爬过大脑密集的灌木丛,从神经元转到神经元,创建了小鼠大脑视觉电路的部分图,有助于回答“大脑如何看?”里德说。 [努力绘制人脑面临复杂的挑战这是给出的
里德说,数据收集,存储和处理的最新进展使研究成为可能,进一步的进步将使科学家能够探测数百或数千个神经元的电路。 “那时它真的会变得有趣:当我们拥有更大,更密集的网络时。”
“这项研究不是最后一句话,”里德补充说。 “这是最令人兴奋的第一次尝试,我们希望在未来几年给予很多答案。”