科技日报北京6月3日电 （采访人员张梦然）包含1.3亿个突触、数万个神经元……通过对人类大脑皮层进行成像和重建 ， 科学家发布了一份迄今最大的“人脑地图” 。 据谷歌人工智能官方网站2日消息 ， 该机构发布了“H01”人脑成像数据集 ， 这也是首个大规模研究人类大脑皮层的突触连接的项目 。
人类大脑是有史以来最复杂的“计算机” ， 如何绘制由大脑神经元、突触和其他细胞组成的密集连接图 ， 进而厘清它们是如何形成思想、情感、记忆、行为和意识的 ， 是科学家长久以来的梦想 ， 但也被认为是几乎“不可能完成的任务” 。
谷歌联合霍华德·休斯医学研究所的科学家曾制作过一个“果蝇半脑连接组” ， 包括了昆虫全脑的一半左右 。 而此次 ， 谷歌和哈佛大学的Lichtman实验室制作了一个可浏览、可搜索的人类大脑皮层的3D“地图”——最新的“H01”数据集容量超过100万GB 。
研究团队从人类大脑皮层的颞叶开始取样 ， 为获得视觉清晰度 ， 还对其染色、涂上树脂 ， 再切成大约5300个切片 ， 每个切片的厚度约为30纳米（nm） 。 团队使用扫描电子显微镜对这些切片进行成像 ， 其分辨率达4纳米——这创造了2.25亿张二维图像 ， 再将它们拼接成一个三维结构 。
最终 ， 这一数据集覆盖大约一立方毫米的皮质组织 ， 包括数万个神经元、部分神经重建元片段、1.3亿个带注释的突触、104个校对细胞以及许多其他亚细胞注释和结构 。 “H01”样本通过4nm分辨率成像 ， 再由自动计算技术重建和注释 ， 最终可让人们看到一个初步的人类大脑皮层结构 。
这是迄今为止人类编制的最全面、最详细的人类大脑“地图” ， 也是第一个大规模研究人类大脑皮层的突触连接的样本 ， 该成果为研究人类大脑提供了重要资源 。 这一样本仍然只是整个人类大脑容量的百万分之一 ， 未来的扩展研究仍然是巨大的技术挑战 。
总编辑圈点
【地图|史上最强三维“人脑地图”问世】大脑皮层 ， 在整个脑和全部神经系统的演化史上最晚出现 ， 但功能却最高阶 。 换句话说 ， 为什么我们有“高级认知功能”？如思考、记忆、计划、感知、语言和注意力 ， 可能就要从大脑皮层中寻找答案 。 多年来 ， 科学家已经在理解复杂大脑的宏观结构上取得长足进步 ， 但对于单个神经细胞水平上的构造、相互连接的突触 ， 尚有许许多多问题未厘清 。 感谢匿名的捐赠者 ， 让科学家利用那些原本会被丢弃的切除组织 ， 构建出一幅微小却也宏大的“地图” ， 让人类对自己的大脑深处有了前所未有的了解 。
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