人類大腦皮層，可以以納米級分辨率建模了！

谷歌研究的連接組學團隊，已經(jīng)成立十年了。作為紀念，就在今天，團隊放出了這張1.4PB的人腦連接組圖。

就是在這張圖中，谷歌的科學家發(fā)現(xiàn)了此前從未發(fā)現(xiàn)的特征細胞。

圖中包含57k個細胞，和150M個突觸。

1立方毫米的大腦，以驚人的細節(jié)被繪制出來。這張圖帶給人的沖擊力，實在太震撼了。

這張3D圖，覆蓋了大約一立方毫米的體積，是整個大腦的百萬分之一，包含大約57,000個細胞和1.5億個突觸，是1.4 PB的龐大數(shù)據(jù)

10年間，Google Research連接組學團隊一直致力于實現(xiàn)用高通量的方法研究大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡架構(gòu)，增進我們對大腦結(jié)構(gòu)和功能的理解。

而這篇紀念文章可以說是近十年研究成果的集大成者。

目前文章已在Science發(fā)表，并得到了Nature的報道。

論文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk4858

對人類大腦重建的研究，有何意義？

谷歌的科學家認為，如果繼續(xù)研究大腦的連接，或許有朝一日我們就會了解我們的記憶是如何形成的，甚至找到神經(jīng)系統(tǒng)疾病、自閉癥、阿爾茨海默病的成因。

網(wǎng)友們紛紛表示：「這些圖像太令人震驚了，簡直就像在外太空觀察復雜的結(jié)構(gòu)一樣?？赡茉谟郎?，我們都無法理解自己大腦里的一切?！?/p>

也有人有感而發(fā)：「人腦有1000億個神經(jīng)元和3000萬億個突觸，而GPT-4只有2萬億的參數(shù)，所以，我們還有很大空間?！?/p>

六張大腦神經(jīng)圖，效果驚人

接下來展示的這六張大腦圖譜，都在谷歌AI的幫助下繪制出來的。由此，我們終于揭開了大腦錯綜復雜的面紗。

透過六層大腦皮層可視化
首先，哈佛研究人員從捐贈的大腦樣本中，收集了數(shù)千張極薄的橫斷面圖像。

這小塊健康的腦組織，是在為一名癲癇患者進行手術時切除的，目的是讓醫(yī)生能夠到達需要手術的部位。

隨后，谷歌借助開發(fā)先進AI工具，對這塊腦組織，構(gòu)建出了交互式的3D模型。

如下圖所示，這個3D模型凸顯了人腦的高度復雜性。

僅這一小片樣本（長約3毫米，占人腦容量百萬分之一），就需要超100萬GB的數(shù)據(jù)，即1.4PB。

這是有史以來分辨率最高、數(shù)據(jù)量最大的關于人腦結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集。

樣本來自大腦皮層（灰質(zhì)）的一部分，稱為前顳葉（見圖）。大腦皮層有六層，根據(jù)神經(jīng)元的大小和類型給神經(jīng)元著色。在放大后的所有神經(jīng)元視圖中，各層神經(jīng)元清晰可見。大腦表面在圖像的頂部邊緣

密密麻麻的「地圖」
一立方毫米的組織樣本，包含大約5萬個細胞，和大約1.5億個突觸。

一些神經(jīng)元對具有驚人的特性，它們之間的聯(lián)系非常緊密，多達50個突觸相互連接。

下圖展示了興奮性神經(jīng)元的特寫圖，按大小著色，紅色最大，藍色最小。這些細胞的核心直徑約為15-30微米。