迄今最大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究成果發(fā)布
規(guī)模和細(xì)節(jié)前所未有 顯示腦回路連接規(guī)律
結(jié)合高通量功能成像技術(shù)制作的皮層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到單細(xì)胞的分辨率，其中每一根“線”及它們之間的連接都能看見，一些神經(jīng)元根據(jù)它們在活腦中的活動(dòng)方式被編成不同顏色。這也是功能連接組學(xué)上的最新樣本。
科技日報(bào)北京3月29日電 （記者常麗君）據(jù)美國艾倫腦科學(xué)研究所消息，由該所和哈佛醫(yī)學(xué)院（HMS）、弗蘭德斯神經(jīng)電子學(xué)研究所科學(xué)家（NERF）共同組成的國際研究團(tuán)隊(duì)，在本周出版的《自然》雜志上發(fā)表了迄今最大的腦皮層神經(jīng)元連接網(wǎng)絡(luò)研究報(bào)告，揭示了腦網(wǎng)絡(luò)組織中的一些關(guān)鍵因素。
腦皮層是對外界信息進(jìn)行高級處理的地方，最簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也包含了數(shù)百萬個(gè)連接，研究這些巨大的網(wǎng)絡(luò)是理解大腦如何工作的關(guān)鍵。研究工作從識別小鼠視覺皮層的神經(jīng)元開始，然后制作超薄腦切片，對目標(biāo)細(xì)胞和突觸拍攝大量圖像，重建了三維圖，跟蹤各個(gè)神經(jīng)元定位它們之間的連接。
分析這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生了許多成果，包括首個(gè)支持以往觀點(diǎn)的直接結(jié)構(gòu)證據(jù)：那些執(zhí)行相似任務(wù)的神經(jīng)元之間，比執(zhí)行不同任務(wù)的更容易形成連接，而且執(zhí)行相似任務(wù)的神經(jīng)元連接更多。
NERF首席研究員溫森特·博寧說：“我們首次發(fā)現(xiàn)了一些解剖證據(jù)，在皮層網(wǎng)絡(luò)中存在模塊化結(jié)構(gòu)，神經(jīng)元之間存在支持特定功能連接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。我們的方法能確定神經(jīng)回路的組織原則?，F(xiàn)在我們打算找到皮層連接的基本圖案，作為大腦網(wǎng)絡(luò)功能的結(jié)構(gòu)單元?！?/p>
這一腦網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃開始于近10年前。艾倫腦科學(xué)研究所高級研究員克雷·雷德說，這些成果是該計(jì)劃的一個(gè)高潮。他們用了高通量技術(shù)，收集了多個(gè)關(guān)于腦活動(dòng)和腦連線的大數(shù)據(jù)庫。研究在規(guī)模和細(xì)節(jié)上都達(dá)到前所未有的程度。同時(shí)他們也學(xué)到了大量腦網(wǎng)絡(luò)方面的知識，可幫助掌握腦結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系。
研究數(shù)據(jù)即將放到網(wǎng)上，與其他研究人員共享。論文第一作者、HMS神經(jīng)生物學(xué)博士李韋忠（音譯）說：“雖然這是整個(gè)研究中的一個(gè)里程碑，但它只是開始。通過發(fā)現(xiàn)腦回路、神經(jīng)元和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算之間的關(guān)系，現(xiàn)在我們有了可以對大腦逆向工程的工具。”
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