科学家绘制了一只老鼠大脑的一部分，它非常复杂，看起来像一个星系

多亏了一只老鼠观看《黑客帝国》的片段，科学家们创建了迄今为止最大的大脑功能图——一张连接84000个神经元发出信息的线路图

研究人员使用罂粟籽大小的小鼠大脑的一部分，识别了这些神经元，并追踪了它们是如何通过5亿个称为突触的连接处通过树枝状纤维进行交流的

周三，《自然》杂志发表了这一庞大的数据集，标志着我们朝着揭开大脑工作原理之谜迈出了一步。这些数据以3D重建的形式组装在一起，并着色以描绘不同的大脑回路。这些数据向全世界的科学家开放，供他们进行进一步的研究，也供好奇的人一探究竟

西雅图艾伦脑科学研究所的Forrest Collman是该项目的主要研究人员之一，他说：“这绝对会激发一种敬畏感，就像看星系的照片一样。”。“你会感觉到你有多复杂。我们正在观察老鼠大脑的一小部分，以及你在这些实际神经元和它们之间数亿个连接中看到的美丽和复杂性。”

我们如何思考、感觉、看、说话和移动是由于大脑中的神经元或神经细胞——它们是如何被激活并相互发送信息的。科学家们早就知道这些信号从一个神经元沿着称为轴突和树突的纤维移动，利用突触跳到下一个神经元。但是，人们对执行某些任务的神经元网络以及这种连接的中断如何在阿尔茨海默氏症、自闭症或其他疾病中发挥作用知之甚少

“你可以对脑细胞如何工作做出一千个假设，但除非你知道最基本的事情——这些细胞是如何连接在一起的，否则你无法检验这些假设，”艾伦研究所的科学家克莱·里德说，他帮助开创了电子显微镜研究神经连接的先河

在这个新项目中，一个由150多名研究人员组成的全球团队绘制了神经连接图，科尔曼将其比作缠绕在小鼠大脑中负责视觉的部分的纠结意大利面条

第一步：展示科幻电影、体育、动画和自然的鼠标视频片段

贝勒医学院的一个团队就是这样做的，他们使用了一种基因改造的小鼠，这种基因使其神经元在活动时发光。研究人员使用激光显微镜记录了动物视觉皮层中的单个细胞在处理闪烁的图像时是如何发光的。接下来，艾伦研究所的科学家分析了这小块脑组织，使用特殊工具将其剃成25000多层，每层都比人类头发薄得多。通过电子显微镜，他们拍摄了这些切片的近1亿张高分辨率图像，照亮了那些意大利面条状的纤维，并精心地将数据重新组装成3D

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最后，普林斯顿大学的科学家们使用人工智能来追踪所有的接线，并“为每条单独的电线涂上不同的颜色，这样我们就可以单独识别它们，”科尔曼解释道

他们估计，如果铺设微观线路，其长度将超过3英里（5公里）。重要的是，将所有这些解剖结构与小鼠在看电影时的大脑活动相匹配，使研究人员能够追踪电路是如何工作的

普林斯顿大学的研究人员还创建了数据的数字3D副本，其他科学家可以在开发新研究时使用

这种映射能帮助科学家最终找到治疗脑部疾病的方法吗？研究人员称之为基础性的一步，就像提供第一个基因图谱的人类基因组计划最终导致了基于基因的治疗一样。绘制完整的小鼠大脑是下一个目标

该项目的另一位主要研究人员、普林斯顿大学神经科学家和计算机科学家Sebastian Seung在一份声明中表示：“该项目开发的技术将使我们首次有机会真正识别出导致疾病的某种异常连接模式。”

哈佛大学神经科学家Mariela Petkova和Gregor Schuhknecht写道，这项工作“标志着一个重大的飞跃，为未来的发现提供了宝贵的社区资源”，他们没有参与该项目

他们补充说，巨大的公开共享数据“将有助于解开认知和行为背后的复杂神经网络”

Journal information: Nature