史上最強(qiáng)三維“人腦地圖”問世

包含1.3億個突觸、數(shù)萬個神經(jīng)元……通過對人類大腦皮層進(jìn)行成像和重建，科學(xué)家發(fā)布了一份迄今最大的“人腦地圖”。據(jù)谷歌人工智能官方網(wǎng)站2日消息，該機(jī)構(gòu)發(fā)布了“H01”人腦成像數(shù)據(jù)集，這也是首個大規(guī)模研究人類大腦皮層的突觸連接的項目。

人類大腦是有史以來最復(fù)雜的“計算機(jī)”，如何繪制由大腦神經(jīng)元、突觸和其他細(xì)胞組成的密集連接圖，進(jìn)而厘清它們是如何形成思想、情感、記憶、行為和意識的，是科學(xué)家長久以來的夢想，但也被認(rèn)為是幾乎“不可能完成的任務(wù)”。

谷歌聯(lián)合霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家曾制作過一個“果蠅半腦連接組”，包括了昆蟲全腦的一半左右。而此次，谷歌和哈佛大學(xué)的Lichtman實驗室制作了一個可瀏覽、可搜索的人類大腦皮層的3D“地圖”——最新的“H01”數(shù)據(jù)集容量超過100萬GB。

研究團(tuán)隊從人類大腦皮層的顳葉開始取樣，為獲得視覺清晰度，還對其染色、涂上樹脂，再切成大約5300個切片，每個切片的厚度約為30納米（nm）。團(tuán)隊使用掃描電子顯微鏡對這些切片進(jìn)行成像，其分辨率達(dá)4納米——這創(chuàng)造了2.25億張二維圖像，再將它們拼接成一個三維結(jié)構(gòu)。

最終，這一數(shù)據(jù)集覆蓋大約一立方毫米的皮質(zhì)組織，包括數(shù)萬個神經(jīng)元、部分神經(jīng)重建元片段、1.3億個帶注釋的突觸、104個校對細(xì)胞以及許多其他亞細(xì)胞注釋和結(jié)構(gòu)。“H01”樣本通過4nm分辨率成像，再由自動計算技術(shù)重建和注釋，最終可讓人們看到一個初步的人類大腦皮層結(jié)構(gòu)。

這是迄今為止人類編制的最全面、最詳細(xì)的人類大腦“地圖”，也是第一個大規(guī)模研究人類大腦皮層的突觸連接的樣本，該成果為研究人類大腦提供了重要資源。這一樣本仍然只是整個人類大腦容量的百萬分之一，未來的擴(kuò)展研究仍然是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

發(fā)布時間：2021年6月4日

（來源：科技日報）