我們現在可以前所未有地觀察大腦——《華爾街日報》

艾倫腦科學研究所冷凍保存的人類死後腦組織樣本。圖片來源：埃裏克·丁內爾/艾倫研究所一個國際科學家團隊於週四公佈了有史以來最全面的人類大腦圖譜。這項研究為我們長久以來探尋的人類獨特性提供了線索，併為理解和最終治療腦部相關疾病奠定了關鍵基礎。

“這是一個延續了一個多世紀的夢想，“加州大學舊金山分校神經科學家、週四發表在多家科學期刊上的21篇論文中兩篇的作者托馬什·諾瓦科夫斯基表示，“這就像繪製宇宙地圖一樣。”

該項目耗資近5億美元聯邦資金，歷時10年完成，在本階段彙集了來自三大洲45個機構的250多名研究人員的貢獻。

研究人員使用了手術捐贈或死後捐獻的活體人類腦組織。活體組織被切成薄片以研究單個細胞特性，而死後樣本則提供了大腦多種特殊細胞的分子特徵信息。研究人員對3000多種不同類型的腦細胞進行了分類，並記錄了這些細胞從子宮內到成年期的變化過程。

“目標是創建這份正常大腦圖譜，讓研究各種疾病的人員能夠將其作為參考，以極高分辨率理解可能出現問題的地方以及潛在的治療靶點，“西雅圖艾倫研究所高級研究員、多項新研究的作者之一埃德·萊恩表示。

他説，到目前為止，我們就像擁有一張“所有城市都被模糊處理的地圖。你能看到州界，但看不清城市，更不用説街道了。”這使得在極其複雜的大腦中導航幾乎不可能。

艾倫研究所組織處理團隊的研究人員。圖片來源：Erik Dinnel/艾倫研究所神經科學家將這項大腦測繪計劃比作人類基因組計劃——這項由美國國立衞生研究院資助的項目在2003年首次近乎完整地揭示了我們的遺傳密碼。它耗資27億美元，數千名科學家投入了超過十年的工作。

這一開創性的科學突破為生物技術產業的建立奠定了基礎，並催生了直接面向消費者的基因和家譜服務、癌症及罕見病診斷、法醫執法、類似《侏羅紀公園》的滅絕物種復活計劃，甚至包括新發表的系列論文中描述的大腦測繪工作。

據某些估計，科學家對太陽系的瞭解甚至超過了對我們頭顱內細胞羣及其連接如何塑造個人性格與特殊才能（例如創作催人淚下的音樂，或完成體操中的尤爾琴科雙屈體跳馬動作）的認知。

我們對大腦結構與功能的認知大多源於對其他物種大腦的研究，這一侷限性阻礙了針對阿爾茨海默症、癲癇、精神分裂症、自閉症和抑鬱症等常見腦部疾病的有效療法開發。許多看似前景廣闊的療法未能在動物實驗室測試中取得突破，很大程度上是因為神經科學家尚未完全理解人類大腦與小鼠及非人靈長類大腦的本質差異，因此難以高效精準地在動物模型中復現人類疾病。

神經科學家表示，這些新研究通過捕捉大腦間更微妙的差異，或將改變現狀。

研究發現，人類與其他哺乳動物的關鍵區別在於重要腦區細胞的比例——而非細胞類型。雖然某些腦細胞類型為人類獨有，但大多數並非如此。利用現有組件構建更復雜的新系統，是生物學和化學中近乎普適的規律，這一現象可追溯至物質的最小單元。

艾倫腦科學研究所的人類死後腦組織樣本。圖片來源：Erik Dinnel/艾倫研究所大腦由兩大細胞家族構成：作為神經生物學研究主角的神經元（負責腦內信息傳遞），以及長期被忽視、被視為"支持"細胞的神經膠質細胞。這項新研究將膠質細胞推向了舞台中央。

“這些細胞似乎是隨進化改變最多的類型，”萊恩表示，“這有點令人意外。”

新研究記錄顯示，與非人靈長類動物的腦細胞相比，人類神經膠質細胞的基因表達變化比神經元更多。這表明相對微小的變化可能是人類與其他物種認知能力巨大差異的基礎。膠質細胞在塑造神經元之間的連接（稱為突觸）方面起着重要作用，這些連接構成了全腦信息傳遞和學習的基礎。

該研究還揭示了人類個體大腦之間的差異，直至細胞層面。

“這非常令人興奮，因為它為深入研究不僅是什麼讓人類大腦獨特，還讓我們作為個體獨一無二打開了大門，”哈佛大學神經科學家保拉·阿洛塔表示，她未參與這些研究。

接下來，根據美國國立衞生研究院BRAIN計劃副主任安德烈亞·C·貝克爾-米切納的説法，目標是描述腦細胞之間的聯繫，而不僅僅是腦細胞本身。

“這種合作在神經科學領域是前所未有的，”她説。

請致信丹妮拉·埃爾南德斯，郵箱：[email protected]

本文發表於2023年10月13日的印刷版，標題為《新大腦圖譜將助力疾病治療》。