迄今為止最詳細的人腦內部連接圖誕生！

　　研究人員繪制了迄今為止最詳細的人腦內部連接圖。它展示了人腦神經元之間的連接模式，以及什么可能是一種新型神經元。近日，相關論文發布于預印本服務器biorxiv。

　　這張大腦局部圖可以在網上免費獲得，其中包括5萬個細胞，全部以三維形式呈現。它們由上億根蜘蛛絲般的卷須連接在一起，形成了1.3億個突觸連接。該數據集有1.4拍字節，大約是普通現代計算機存儲容量的700倍。

　　論文作者之一、美國加州山景城谷歌研究中心的Viren Jain說，該數據集如此之大，以至于研究人員還未能對其進行詳細研究。

　　未參與該研究的哈佛大學的Catherine Dulac說，這是我們第一次看到如此大部分人腦的真實結構。

　　該研究始于哈佛大學Jeff Lichtman團隊從一位患有抗藥性癲癇的45歲婦女身上獲得的一小片大腦。該患者接受了移除左海馬體手術，這是她癲癇發作的源頭。手術中，外科醫生必須移除覆蓋在其海馬體上的一些健康腦組織。

　　Lichtman團隊立即將樣本浸泡在防腐劑中，然后用像鋨這樣的重金屬進行染色，以便每個細胞的外膜在電子顯微鏡下都可以看到。然后他們將樣本嵌入樹脂中使其變硬，進而將其切成大約30納米厚的薄片（大約是人類頭發直徑的千分之一），并用電子顯微鏡對每個薄片進行成像。

　　此時，Jain團隊接手，組裝二維切片形成三維模型。他們使用機器學習重建了連接神經元的卷須，并標記了不同的細胞類型。

　　而所有這些細節展示的只是大腦的一小部分。“我們產生的整個數據集僅代表了一立方毫米大腦，通常是核磁共振掃描中的一個像素。”Jain說。

　　但對Dulac來說，該數據集是“未來幾年的寶貴財富”。她的團隊已經借助這些數據在人腦連接方面有了新發現：神經元之間的連接數量有明顯差異。正常情況下，當一個神經元卷須靠近另一個神經元時，它只會形成一個突觸，或者很少會形成2到4個突觸。但也有一些卷須在一個目標神經元上能形成多達20個突觸，這意味著這個卷須本身可能會觸發那個神經元。

　　雖然原因尚不清楚，但Lichtman推測，多突觸連接是習得行為的基礎。

　　研究小組還在大腦皮層深處發現了以前沒有觀察到的神秘神經元對。Lichtman說：“兩個細胞在同一軸上指向相反方向。”沒有人知道為什么。

　　Jain、Dulac和Lichtman等人在2020年曾以類似的細節水平繪制整個小鼠大腦。“整個鼠腦只有此次樣本的1000倍大，1艾字節數據。”Lichtman說。

　　而要繪制整個人腦圖需要1000倍的數據集，即澤字節。Lichtman提到，這相當于全球一年產生的數字內容的總和。

　　但這樣做可能不值得。“我們可能會發現，其中很多是來自經驗的編碼信息，因此每個大腦都是不同的。”他說，如果不了解信息是如何存儲的，這些數據將是無用的。

　　但有專家認為，一個直接的好處是有助于探索有精神健康問題的人的大腦有何不同，以進一步闡明精神分裂癥等疾病是如何發生的。