科學家們製作了小鼠大腦的詳細接線圖 | 路透社

第1項，共3項 研究員金·格魯弗在美國西雅圖的艾倫研究所電子顯微鏡實驗室查看組織樣本，這張照片於2025年4月9日發佈。艾倫研究所/通過路透社提供

研究員金·格魯弗在美國西雅圖的艾倫研究所電子顯微鏡實驗室查看組織樣本，這張照片於2025年4月9日發佈。艾倫研究所/通過路透社提供華盛頓，4月9日（路透社） - 神經科學家們利用來自小鼠大腦皮層中與視覺相關的部分的組織，製作了迄今為止最大的哺乳動物大腦接線圖和功能圖，這一成就可能為理解人類大腦的工作方式提供洞見。他們在一個大小如沙粒的組織樣本中繪製了大腦結構，該樣本包含超過200,000個細胞，包括大約84,000個神經細胞（稱為神經元），以及大約5.24億個神經元之間在稱為突觸的連接點上的連接。總的來説，他們收集的數據覆蓋了大約3.4英里（5.4公里）的神經元接線，涉及處理來自眼睛的視覺信息的大腦部分。通過路透社可持續轉換通訊，瞭解影響公司和政府的最新ESG趨勢。註冊這裏。

“數百萬個突觸和數十萬個細胞呈現出如此多樣的形狀和大小，幷包含巨大的複雜性。觀察它們的複雜性，至少對我們來説，令人感到對我們自己思維的複雜性充滿敬畏，”來自艾倫腦科學研究所的神經科學家福雷斯特·科爾曼説，他是週三在《自然》雜誌上發表的研究的主要科學家之一。自然。大腦皮層是大腦的外層，是意識感知、判斷以及運動規劃和執行的主要場所。

“科學家們研究大腦的結構和解剖學——包括不同細胞類型的形態及其連接方式——已經超過一個世紀。同時，他們也在表徵神經元的功能——例如，它們處理什麼信息，”貝勒醫學院的神經科學家安德烈亞斯·託利亞斯説，他是研究的領導者之一。

“然而，理解神經元功能如何在電路層面上出現一直是一個挑戰，因為我們需要在同一神經元中研究功能和連接。我們的研究代表了迄今為止最大規模的努力，系統地統一單個小鼠的大腦結構和功能，”託利亞斯補充道。

儘管小鼠和人類大腦之間存在顯著差異，但許多組織原則在不同物種之間仍然保持不變。

這項研究集中在該區域的一個部分，稱為初級視覺皮層，涉及大腦處理視覺信息的第一階段。

這項研究由MICrONS進行，MICrONS是“來自皮層網絡的機器智能”的縮寫，這是一個涉及來自多個機構的150多名科學家的科學聯盟。

貝勒醫學院的研究人員通過記錄實驗室小鼠在跑步機上跑步時觀看各種視頻圖像（包括《黑客帝國》電影中的圖像）時腦細胞的反應，創建了初級視覺皮層中一個立方毫米的神經活動地圖。該小鼠經過基因改造，使這些細胞在神經元活躍時發出熒光物質。

然後在艾倫研究所對相同的神經元進行了成像。這些圖像被組裝成三維，普林斯頓大學的研究人員使用人工智能和機器學習重建了神經元及其連接模式。

大腦由包括神經元在內的細胞網絡構成，這些神經元通過突觸連接，並受到視覺、聽覺或觸覺等感官刺激的激活。認知功能涉及神經元的激活與腦細胞之間連接的相互作用。

研究人員認為這種類型的研究具有實際益處。

託利亞斯説：“首先，理解大腦連接規則可以揭示各種神經和精神障礙，包括自閉症和精神分裂症，這些可能源於微妙的連接異常。其次，準確瞭解神經元連接如何塑造大腦功能使我們能夠揭示認知的基本機制。”

研究中強調的一個關鍵發現涉及一種地圖，展示了大腦中一種稱為抑制細胞的廣泛神經元類別的連接是如何組織的。當這些神經元變得活躍時，它們使與之連接的細胞的活躍性降低。這與興奮性細胞形成對比，後者使與之連接的細胞更可能變得活躍。抑制細胞約佔皮層神經元的15%。

“我們發現的抑制模式比許多人，包括我們自己，預期的要具體得多，”科爾曼説。

“抑制細胞並不是隨機連接到周圍的所有興奮性細胞，而是選擇非常特定類型的神經元進行連接。此外，已知皮層中有四種主要的抑制神經元，但這些特異性的模式將這些類別細分為更細的組，”科爾曼説。

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