【星島都市網】得益於一隻觀看《黑客帝國》片段的小鼠，科學家們創造了迄今為止最大的功能性大腦圖譜——一幅連接84,000個神經元、記錄它們傳遞信息時活動軌跡的線路圖。
研究人員使用了這隻小鼠大腦中一塊約有罌粟籽大小的組織，識別出其中的神經元，並追蹤了它們通過分支狀纖維相互通信的路徑，涉及大約5億個稱為突觸（synapse）的連接點。
這份龐大的數據集於周三發表在《自然》（Nature）期刊上，標誌着人類向揭開大腦工作機制奧秘邁出了重要一步。
這套數據被以三維重建的方式呈現，不同腦迴路以不同顏色標示，現已向全球科學家開放用於進一步研究，也歡迎普通大眾瀏覽探索。
美國艾倫腦科學研究所（Allen Institute for Brain Science）研究員、該項目主要負責人之一福雷斯特·科爾曼（Forrest Collman）表示：「這確實讓人心生敬畏，就像在看銀河系的照片一樣」。
「你會感受到自身的複雜性。我們觀察的僅僅是小鼠大腦中的一小塊區域，但從這些真實的神經元以及它們之間數億次連接中，依然能感受到無比的美麗與複雜。」
我們之所以能夠思考、感受、看見、說話和行動，都是因為大腦中的神經元（神經細胞）——它們的激活與信息傳遞過程。
科學家們早已知道，神經信號沿着軸突和樹突這些纖維結構傳遞，並通過突觸跳躍到下一個神經元。
但對於執行特定任務的神經網絡，以及當這些網絡出現故障時如何引發阿爾茨海默病、自閉症或其他疾病的機制，科學界了解得還不夠深入。
此次新項目中，由全球超過150名研究人員組成的團隊，繪製了小鼠視覺皮層中神經連接的地圖，科爾曼將這些纏繞在一起的神經纖維比作一團打結的意大利麵。
科學家如何繪製這張大腦地圖 第一步：給小鼠播放科幻片、體育比賽、動畫片和自然紀錄片的片段。
美國貝勒醫學院（Baylor College of Medicine）的團隊進行了這項實驗，使用了一種經過基因工程改造的小鼠，其神經元在激活時會發光。
研究人員使用激光顯微鏡，記錄了小鼠視覺皮層中各個細胞在處理閃過的畫面時的發光情況。
接下來，科學家對這塊小小的腦組織進行分析，利用特殊儀器將其切片成超過25,000層，並通過電子顯微鏡拍攝了近一億張高分辨率圖像，隨後又將這些圖像一一拼接，重建出三維結構。
最後，普林斯頓大學（Princeton University）的科學家們藉助人工智能（AI）技術，追蹤了所有神經線路，並為每根神經纖維塗上不同的顏色，以便能逐一識別它們。
他們估計，如果將這些微小的神經纖維全部拉直，總長度將超過5公里。
對人類健康的潛在意義
這種繪圖技術未來能否幫助科學家找到治療腦部疾病的方法？
研究人員稱這是一個奠基性的步驟，就像當初人類基因組計劃（Human Genome Project）首次繪製出基因圖譜，最終促成了基因療法的發展一樣。
繪製一整個小鼠大腦圖譜，是接下來的目標之一。
「這個項目開發的技術，將首次讓我們真正有機會識別出某些異常的神經連接模式，並進一步理解其如何導致疾病發生，」普林斯頓大學神經科學家兼計算機科學家、項目主要負責人之一塞巴斯蒂安·宋（Sebastian Seung）表示。
哈佛大學（Harvard University）神經科學家瑪麗埃拉·佩特科娃（Mariela Petkova）和格雷戈·舒赫內克特（Gregor Schuhknecht）在評論中寫道：「這項工作標誌着重大進步，並為未來的發現提供了寶貴的公共資源」。他們並未參與本項目。
他們補充說，這個龐大的並且公開的數據集，「將有助於解開認知與行為背後的複雜神經網絡之謎」。(都市網Rick編譯，圖片來源視頻截圖)
