哺乳动物大脑是一个复杂的网络，该网络由数万亿个节点连接的数十亿个细胞网络，神经科学家尚未嘲笑。现在，研究人员在小鼠大脑的一部分中绘制了许多脑细胞和连接，仅跨越1立方毫米，大约是一粒沙子的大小。
“毫米似乎很小，但是在那个毫米内有几公里的布线，”雅各布·雷默（Jacob Reimer）Baylor医学院的神经科学家告诉Live Science。雷默（Reimer）是10项新研究之一的高级作者，其中科学家详细介绍了他们如何构建这张出色的大脑图。
Reimer是Microns联盟是来自美国多家机构的150多名研究人员组成的团队。在4月9日在《自然日记》上发表的一系列论文中，研究人员不仅揭幕了，称为“连接组”，但也描述了他们如何使用此数据集探索大脑的工作。
“这种方法弥合了观察神经元和了解它们如何联系的神经科学的根本差距，”Lilianne Mujica-ParodiStony Brook University的神经科学家未参与这项工作，他在一封电子邮件中告诉Live Science。
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大脑图的图表
研究人员使用经过基因修饰的活实验室小鼠建造了连接组，以使其神经元在激发时发光。这使研究人员能够使用显微镜检测脑细胞，而鼠标观看了视频和YouTube剪辑，包括来自“ Mad Max：Fury Road”，“ Matrix”和“ Star Wars：Epistion VII：Force aukens”的场景。
研究人员在枕叶的一个立方毫米块中记录了76,000个神经元的大脑活动，该叶子位于大脑的背面，是视觉处理的关键。后来，该团队使用电子显微镜从同一叶中提取了小鼠的大脑，并检查了其解剖学特征，例如细胞形状和连接。
接下来，使用解剖学和发光的细胞图像作为指南算法追踪了脑细胞及其扩展，从而产生了最终的3D图。制图壮举包含20万细胞和5.23亿个神经元之间的连接，称为突触。
大脑包含执行不同功能的各种类型的细胞，包括发送信号的神经元和支持神经元功能的神经胶质细胞。机器学习工具基于它们的身体特征。
福雷斯特·科尔曼（Forrest Collman），艾伦研究所的神经科学家，两篇论文的高级作者说，该数据集比从中获得的连接符大三倍人脑的一部分比连接组大40倍，使其成为迄今为止最大的连接组。
尽管数据集的密集程度是如此之密，但Reimer说这是不完整的 - 一些脑细胞缺少。
Connectome还包含“孤儿”扩展，似乎不会从任何单元中散发出来。这可能是因为机器学习算法未检测到细胞本身，或者是因为扩展与采样区域范围内的细胞相连。
雷默说：“需要大量的校对。”大部分双重检查必须由科学家手动进行。也就是说，他的团队开发了一个软件工具。
对神经联系的新见解
有一句格言说神经元“一起射击在一起，”含义至少在短距离内，串联激活的脑细胞更有可能形成连接。连接组揭示了这种模式
科尔曼说，连接组还揭示了有关所谓抑制性神经元的新信息（这会使其他神经元发射的可能性降低）。
Collman说，在可用的连接组可用之前，神经科学家不确定抑制性神经元是否针对给定网络中的特定细胞，而不仅仅是影响恰好接触到其接线的局部神经元。连接组显示，源自大脑不同区域的抑制细胞可以收敛到远处的同一靶细胞上，这表明它们的抑制作用高度特异。
将来可能会出现更多的见解。
“作者制作了与公开可用的论文相关的数据。”Max Aragon，普林斯顿大学的神经科学博士生不参与这项工作。他在一封电子邮件中告诉Live Science：“这对神经科学社区来说是一个巨大的福音，并指出其他研究人员现在可以利用数据来进行自己的工作。
除了揭示大脑功能外，连接组还可以“为解决电路功能障碍起作用的神经系统疾病提供关键见解，” Mujica-Parodi说，例如，建立阿尔茨海默氏病的斑块和形成通常会损害神经网络。
而且工作并不止于此。赖默说：“从某种意义上说，毫米千分之一的立方体是巨大的，但这只是鼠标视觉系统的一小部分。”
他补充说，在未来十年中，美国国立卫生研究院的大脑倡议将着重于开发整个小鼠大脑的连接组，这可以帮助研究人员了解不同大脑区域之间的长距离电路。
但是，该项目的未来目前尚不确定，如国会削减了2.78亿美元从去年的资金。
编者注：Max Aragon以前曾与两位研究作者Chris Xu和Sven Dorkenwald合作。
