史上最強三維“人腦地圖”問世

科技日報北京6月3日電 （記者張夢然）包含1.3億個突觸、數萬個神經元……通過對人類大腦皮層進行成像和重建，科學家發佈了一份迄今最大的“人腦地圖”。據谷歌人工智能官方網站2日消息，該機構發佈了“H01”人腦成像數據集，這也是首個大規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複雜的“計算機”，如何繪製由大腦神經元、突觸和其他細胞組成的密集連接圖，進而釐清它們是如何形成思想、情感、記憶、行為和意識的，是科學家長久以來的夢想，但也被認為是幾乎“不可能完成的任務”。

谷歌聯合霍華德·休斯醫學研究所的科學家曾製作過一個“果蠅半腦連接組”，包括了昆蟲全腦的一半左右。而此次，谷歌和哈佛大學的Lichtman實驗室製作了一個可瀏覽、可搜索的人類大腦皮層的3D“地圖”——最新的“H01”數據集容量超過100萬GB。

研究團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、塗上樹脂，再切成大約5300個切片，每個切片的厚度約為30納米（nm）。團隊使用掃描電子顯微鏡對這些切片進行成像，其分辨率達4納米——這創造了2.25億張二維圖像，再將它們拼接成一個三維結構。

最終，這一數據集覆蓋大約一立方毫米的皮質組織，包括數萬個神經元、部分神經重建元片段、1.3億個帶註釋的突觸、104個校對細胞以及許多其他亞細胞註釋和結構。“H01”樣本通過4nm分辨率成像，再由自動計算技術重建和註釋，最終可讓人們看到一個初步的人類大腦皮層結構。

這是迄今為止人類編制的最全面、最詳細的人類大腦“地圖”，也是第一個大規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，未來的擴展研究仍然是巨大的技術挑戰。

總編輯圈點

大腦皮層，在整個腦和全部神經系統的演化史上最晚出現，但功能卻最高階。換句話説，為什麼我們有“高級認知功能”？如思考、記憶、計劃、感知、語言和注意力，可能就要從大腦皮層中尋找答案。多年來，科學家已經在理解複雜大腦的宏觀結構上取得長足進步，但對於單個神經細胞水平上的構造、相互連接的突觸，尚有許許多多問題未釐清。感謝匿名的捐贈者，讓科學家利用那些原本會被丟棄的切除組織，構建出一幅微小卻也宏大的“地圖”，讓人類對自己的大腦深處有了前所未有的瞭解。