北京4月10日電 (記者 孫自法)施普林格·自然旗下學術期刊《自然》和《自然-方法》最新同步發表一組由“皮層網絡的機器智能(MICrONS)聯盟”完成的神經科學論文，科學家繪制出小鼠大腦細胞結構和連接的詳細圖譜，揭示了它們與小鼠大腦活動的關系。
在這一據稱是迄今最全的小鼠大腦圖譜上，從小鼠大腦中僅1立方毫米(約相當于一粒奇亞籽大小)的空間裏，科學家們利用新開發的人工智能(AI)工具，追蹤了約8.4萬個神經元、超5億個突觸和約5.4公裏長的神經元連接。
論文作者指出，雖然僅代表大腦的很小一部分，但這一高分辨率的連接圖譜有助于描繪大腦的組織方式，以及不同類型的細胞如何協同工作。
該論文介紹，大腦是由包括神經元在内的細胞構成的細胞網絡，神經元會受到刺激而激活，并通過突觸連接。認知功能的基礎涉及神經元激活和細胞連接之間的相互作用，爲深入了解哺乳動物的大腦回路，“皮層網絡的機器智能聯盟”研究團隊從一隻小鼠的視覺皮層中生成一張大規模的神經形态和連接的高分辨率圖譜，并探索了它們與功能和遺傳特征的關系。
研究團隊首先記錄了一隻在跑步機上跑步和看視覺圖像的小鼠腦内約7.5萬個神經元的活動。小鼠經過改造，使其神經元活躍時會發出熒光蛋白。随後，論文作者将這些數據與僅1立方毫米的小鼠視覺皮層的重建連接圖進行匹配。對該樣本的電子顯微鏡觀察識别出超過20萬個細胞、約8.4萬個神經元和5.24億突觸連接。
這組論文描述了識别不同細胞、分析連接以及将布線圖與神經元活動聯系起來的工具。該研究工作共同提供了對大腦特定部分的描述，爲這些部分如何協同工作帶來了新見解。
論文作者指出，小鼠視覺皮層與其他哺乳動物(包括人類)有不少相似之處，因而是一個有趣且重要的研究對象，但這隻是大腦的一個區域，而且還是很小的一部分。因此，研究完整回路需要更廣泛的圖譜，而這需要連接組學領域工具和方法的進步。
“盡管存在這些局限性，這項工作仍标志着重大的進步，爲學界未來的神經科學發現提供了寶貴的資源。”與這組論文同期發表的同行專家“新聞與觀點”文章認爲，“皮層網絡的機器智能聯盟”項目，是“史上最全面地将哺乳動物腦結構與活躍動物神經活動聯系起來的數據集。”(完)
