《Nature》八篇论文：有史以来最大的大脑地图揭示大量神经元及其活动

《Nature》：Biggest brain map ever details huge number of neurons and their activity

3D重建是第一个将神经元活动覆盖在大规模脑细胞地图上的技术。

　　

对一立方毫米的鼠脑组织进行分析后，重建了1000多个脑细胞。

研究人员绘制出了迄今为止最大、最详细的哺乳动物大脑接线图，方法是绘制出一立方毫米鼠脑组织中的细胞。在一项里程碑式的成就中，该图表还详细描述了单个神经元的大规模活动——这在神经科学领域尚属首次。

这张高分辨率的3D地图包含了20多万个脑细胞，其中约82000个是神经元。它还包括超过5亿个被称为突触的神经元连接点和超过4公里的神经元线路，所有这些都是在与视觉有关的大脑区域的一小块组织中发现的。唯一能与之媲美的大脑图谱是一立方毫米的人脑图谱，其中包括16000个神经元和1.5亿个突触。这张新地图还捕捉到了成千上万的神经元发出信号并相互作用以处理视觉信息的活动。

这张大脑活动图与接线图结合在一起，标志着连接组学的一个里程碑。连接组学是一个旨在展示大脑如何处理和组织信息的领域。在这些巨大努力的背后，是来自皮层网络机器智能（MICrONS）项目的150多名研究人员，他们在今天发表在《自然》和《自然方法》上的八篇论文中描述了他们的工作。MICrONS项目已将其资源在线提供给神经科学社区，其他团队已经在不同的研究中探索它们。

马萨诸塞州剑桥市哈佛大学（Harvard University）的神经科学家Mariela Petkova没有参与这个项目，她说：“他们成功地做了一件我们神经科学界基本上从来没有做过的事情，那就是能够将神经元的活动映射到大量神经元的线路上。我们从未见过如此大规模的地震。”

华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所的神经科学家Forrest Collman是这项研究的合著者之一，他说，这些数据“真的非常漂亮。看着它真的会让你对大脑的复杂性产生敬畏，就像仰望夜空中的星星一样。”

矩阵

为了创造这一突破性的地图，研究人员首先记录了鼠视觉皮层中近76000个神经元的放电情况，这是当鼠在两个小时内观看各种视频，包括《黑客帝国》的片段时。然后，他们将一立方毫米的鼠大脑切成数千片组织片，每片大约是人类头发宽度的四分之一。

科学家们对每个切片进行成像，并将图像组合成3D地图。最后，他们使用人工智能和机器学习算法来注释神经元、它们的分支投影和突触。研究小组还将地图上的神经元与脑细胞活动的记录进行了比对。

德国法兰克福马克斯·普朗克脑研究所的神经科学家Moritz Helmstaedter说，“这种规模的功能和结构的结合”是前所未有的。这是“一次令人印象深刻的努力和成功”。

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