美国哈佛大学研究团队与谷歌合作,对一块比一粒米还小的脑组织进行分析,绘制出了人类大脑地图。
据美国有线电视新闻网(CNN)等海外媒体当地时间16日报道,哈佛大学分子细胞生物学教授Jeff Lichtman在10多年前获取了一小块脑组织。这块仅有1立方毫米的组织,是在一名癫痫患者的手术过程中取得的。
Jeff Lichtman团队将这块组织切成厚度约为头发丝千分之一、粗约30纳米的薄片。经过重金属染色并用电子显微镜观察,在这1立方毫米的组织中,研究人员观测到5.7万多个细胞、约230毫米长的血管以及1.5亿个突触。研究团队为数千个切片逐一拍摄成像并加以拼接,获得了微观尺度的三维脑图像,并为利用这庞大的数据,与一直从事果蝇脑图谱绘制工作的谷歌展开合作。
包括Viren Jain在内的谷歌科学家利用人工智能(AI)技术,将显微镜图像进行连接并重建为三维结构。据外媒介绍,用于绘制这幅脑地图的数据量高达1400太字节(TB),相当于超过10亿本书的内容。
此次研究成果已发表在国际学术期刊《Science》上,谷歌还将其公布在名为“Neuroglancer”的在线网站上。在本次研究中,尤其确认到部分成对神经元之间通过50多个突触实现了极为强烈的连接。这就好比同一街区的两栋房子之间拉了50条电话线。Viren Jain表示,为何会出现如此强烈的连接,还有待进一步研究。
Jeff Lichtman认为,这项研究成果有望帮助人们理解尚未解决的医学难题。他特别希望,这能有助于弄清患有精神疾病或自闭症谱系等发育障碍人群的大脑,与一般人大脑究竟有何不同。他同时补充说,由于本次研究使用的数据量极其庞大,因此决定将其公开在网上,任何人都可以查阅和开展研究。
研究团队下一步的目标是绘制出小鼠大脑的整体地图。预计绘制小鼠大脑的完整地图所需的数据量,将比绘制人脑样本地图所需的数据多约500倍至1000倍。
Jeff Lichtman表示:“这将成为完成哺乳动物完整脑地图的一个分水岭。”他补充说,要绘制整个人脑的完整地图,大约需要1泽字节(ZB)级别的数据,以目前条件来看,不仅难以存储如此庞大的数据,而且在伦理上也尚无可行途径来获取保存完好的整个人脑样本。
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