谷歌发布史上最高分辨率大脑连接图,可隐瞒果蝇大脑的三分之一
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谷歌发布史上最高分辨率大脑连接图,可隐瞒果蝇大脑的三分之一

2020-02-01 02:24:06   来源:http://www.oagkjg.cn   【

原标题:谷歌发布史上最高分辨率大脑连接图,可隐瞒果蝇大脑的三分之一

来自谷歌和霍华德·息斯医学钻研所(HHMI)的 Janelia 钻研园区(Janelia Research Campus)FlyEM 团队的钻研人员,在近日发布了 有史以来最高分辨率的动物大脑连接图——半脑连接组(hemibrain connectome),这是重修的首个突触级连接组。

图 | 这个新的「连接体」描绘了果蝇大脑中大约 25000 个神经元,这边表现了其中的一片面(来源:谷歌)

钻研人员分享了一个 3D 模型,该模型追踪了果蝇大脑中约 25000 个神经元的 2000 万个突触,它们能够被分成数千栽分别的细胞类型,横跨大脑的几个区域。该模型是连接学周围的一个里程碑,它行使详细的成像技术来绘制大脑的物理路径。此前,只有 C. elegans 的大脑能被完善地描绘成云云。

半脑连接组隐瞒了果蝇大脑的约三分之一,包括蘑菇体和对联想学习和飞走导航至关主要的 复杂脑回路; 时钟神经元辗转,包括内积体也能够展现 寝息机制有关原理; 此外,按照现有的光学显微镜图像数据和以前在视叶的片面连接体重修,它还确定了大无数进入中央脑区域的视叶神经元,从而能够分析后续的 视觉处理。

视频 | 按室分组的蝇半脑神经元(来源:谷歌)

果蝇被公认为是被人类钻研最为彻底的生物之一,果蝇有关的钻研推动了分子生物学、遗传学和神经科学的发展,现在有 8 个诺贝尔奖归属于果蝇的有关钻研。果蝇的主要上风在于其大脑相对较幼,更容易行为一个完善的回路来钻研。

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图 | 果蝇

Google 在 2014 年与 Janelia 竖立了配相符有关,凝神于钻研果蝇大脑数据和 3D 自动化重修。在 2019 年,他们说相符剑桥大学 重修了果蝇完善大脑,公开了 40 万亿像素的图像,同时还开发了一个 3D 的交互界面 “Neuroglancer”。 此前,科学家只能行使人造手段绘制果蝇大脑。

在宣布能够自动重修果蝇大脑之后,他们外示将不息推进与 FlyEM 团队亲昵配相符,澳门威尼斯国际行使“FIB-SEM”技术获得的图像,创建一个高度验证且详细的果蝇大脑的连接组。

图 | 果蝇大脑的自动重修(来源:谷歌)

制作这张连接图的第一步是将果蝇大脑的各个片面切成 20 微米厚的碎片,大约是人类头发宽度的三分之一。 然后用扫描电子显微镜的电子流轰击这些大脑切片,使其成像。由此产生的数据由大约 50 万亿个三维像素 (即体素) 构成,经历追踪每个细胞路径的算法对其进走处理。

尽管谷歌拥有富强的算法能力,它照样必要大量的人力来检查柔件的做事。该公司外示,Janelia 的科学家花了两年时间和数十万幼时来校对 3D 连接图,行使 VR 头盔和定制的 3D 编辑柔件来验证这 2000 万个化学突触的路径。

即使云云,最后的连接图也只能是“半脑连接图”。果蝇的大脑一切有 10 万个神经元,而人类大脑大约有 860 亿个神经元。这离竖立一个完善的神经通路连接体还最远。

图 | 重修连接图(来源:FlyEM)

在科学界,行家对连接学的评价益坏参半。有人认为连接学能够把大脑的物理片面和特定的走为连接首来,但也有人认为连接学发展至今异国产生任何壮大突破,但是绘制神经元图谱的做事消耗了大量的资源。

钻研人员称,原由成像的高分辨率,即使只有一立方毫米的脑结构,也能够产生超过 1000TB 的数据。所以,这次重修整个果蝇的大脑,可想数据量有众壮大。用于处理数据的,是谷歌数千个 Cloud TPU。

诺丁汉大学的神经学家 Mark Humphries 在批准外媒采访时讲到,重修毫无疑问是一个技术上的稀奇,但是,它自己不会回应紧迫的科学题目,不过它能够会引出一些趣味的谜团。

https://ai.googleblog.com/2020/01/releasing-drosophila-hemibrain.html

https://www.janelia.org/project-team/flyem/hemibrain

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