科学家们对人类大脑的一小块进行了成像和绘制。这是他们发现的

研究人员制作了一张数字地图，以前所未有的细节显示了人类大脑的一小块。

根据从人体中手术切除的脑组织样本，该地图代表了一立方毫米的大脑 - 大约是米粒大小的一半。但即使是这个很小的部分也充斥着 140 万千兆字节的信息——包含大约 57,000 个细胞、230 毫米的血管和 1.5 亿个突触，即神经元之间的连接。

研究人员在杂志上发表了他们的研究结果科学在星期五。他们免费提供了数据集在线并提供了分析和校对的工具。

“在某种程度上，我们的数据集是微不足道的，”杰夫·利希特曼该研究的合著者、哈佛大学生物学家说科普劳伦·莱弗（Lauren Leffer）。“但它并不觉得小，因为当你进入它时，你会看到它就像一个巨大的森林。

“这有点令人羞愧，”维伦·耆那教该研究的合著者、谷歌的神经科学家说自然新闻'卡丽莎·黄（Carissa Wong）。“我们将如何真正接受所有这些复杂性？”

第一张这样的大脑图谱是在1986年制作的，当时研究人员对蛔虫的302个神经元进行了编目，Jain在Google 博客文章关于这项新研究。2020 年，谷歌团队在果蝇大脑的一部分中绘制了 25,000 个神经元。他们还参与了绘制部分大脑的地图。斑马雀（一只小鸟）和斑马 鱼幼虫。

在这篇新论文中，研究人员转向了癫痫患者的一块脑组织。为了进入患者海马体的病变，外科医生从他们的左侧切除了组织前颞叶，大脑的一部分被认为在我们对物体、人、文字和事实的记忆中发挥作用。

然后，科学家们使用电子显微镜对5000多个组织切片进行成像，每个切片的厚度只有30纳米左右。这个过程花了将近11个月的时间。然后，人工智能算法以 3D 形式重建了细胞及其连接。

“目的是获得我们每个人肩上随身携带的这个最神秘的生物学部分的高分辨率视图，”利希特曼告诉监护人的伊恩样本。“我们以前没有这样做的原因是它非常具有挑战性。要做到这一点真的非常困难。

“这可能是所有神经科学中计算机最密集的工作，”迈克尔·霍里利茨艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）的计算神经科学家没有为这些发现做出贡献，他告诉麻省理工学院技术评论卡桑德拉·威尔亚德（Cassandra Willyard）。“这涉及到大量的工作。”

这些数据已经为研究人员带来了一些意想不到的发现。“里面有很多东西与你在教科书中读到的内容不相容，”利希特曼说麻省理工学院技术评论.

例如，他们发现了一些罕见的位点，其中神经元由50多个突触连接。这是非常罕见的 - 根据谷歌的博客文章，超过96%的神经元之间的连接只有一个突触，超过99%的神经元有三个或更少的突触。

这些紧密的联系可能表明“学习在大脑中是什么样子的，”利希特曼假设监护人，代表了练习得如此之好的行为，以至于几乎不需要思考，例如在停车时将脚从油门移动到刹车。

研究小组还发现了轴突的情况，轴突是神经元上传递信息的卷须，将自己包裹成结，但他们不知道为什么。“以前没有人见过这样的事情，”Jain说自然新闻.

虽然组织样本没有任何疾病证据，但研究人员无法确定这些意外是否与该人的癫痫或他们正在接受的治疗有关。研究其他组织样本可以给他们一个更清晰的想法。

接下来，研究人员想要绘制小鼠的海马体图。但与此同时，他们迄今为止拥有的人类数据将使其他研究人员有机会更多地了解人类大脑。

“这不仅是一项令人印象深刻的技术壮举，而且是一种工具和资源，真正旨在与世界分享并获取所有这些科学信息，”蒂姆·莫斯卡托马斯·杰斐逊大学（Thomas Jefferson University）的一位神经科学家没有为这些发现做出贡献，他告诉科普.“这个团队在设计所有新工具和管道方面做得非常出色，让任何想要查看它、想要思考它、想要在他们的研究中使用它的人都可以使用它。