新技術(shù)繪制腦神經(jīng)“布線圖” 計算機(jī)模擬大腦又進(jìn)一步

2011-04-13 來源：科技日報 瀏覽：82次

    據(jù)英國《每日郵報》4月12日報道，英國研究人員開發(fā)出一種新技術(shù)，可助研究人員繪制出大腦神經(jīng)連接的線路并弄清其主要功能，使揭開大腦之謎、開發(fā)出計算機(jī)大腦模型的夢想離現(xiàn)實又近了一步。相關(guān)論文發(fā)表在4月11日的《自然》雜志網(wǎng)站上。
　　這項研究屬于“神經(jīng)連接組學(xué)”（connectomics），是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域近年來剛剛興起的一個新興學(xué)科。與基因組學(xué)要研究、繪制人體基因圖譜類似，神經(jīng)連接組學(xué)的基礎(chǔ)是研究和繪制出大腦神經(jīng)細(xì)胞連接（即突觸）的圖譜，類似于電腦等電子設(shè)備中的布線。科學(xué)家希望通過繪制出這些線路并弄清其發(fā)揮功能的方式，了解大腦產(chǎn)生認(rèn)知、感覺以及思想的過程和機(jī)理，進(jìn)而為阿爾茨海默病、精神分裂癥以及中風(fēng)等疾病的治療提供幫助。

　　然而，對于動物身上最為精密和負(fù)責(zé)的器官——大腦來說這絕非易事。據(jù)了解，在大腦中大約有1000億個神經(jīng)元，其中每一個又與數(shù)千個其他神經(jīng)細(xì)胞相連，如果這么計算的話，大腦里至少有150萬億個突觸。

　　由倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）開發(fā)的這項技術(shù)，通過使用一種高分辨率的成像裝置實現(xiàn)了這一目的，并繪制出了小鼠視覺皮層的部分神經(jīng)連接的“布線圖”。

　　據(jù)負(fù)責(zé)該項研究的湯姆·馬斯琪·弗洛格爾博士介紹，他們將注意力集中在了具有數(shù)千個神經(jīng)元和數(shù)百萬個不同連接的小鼠視覺皮層。通過一個相同的組織切片，研究人員首先利用高分辨率成像技術(shù)探測小鼠大腦視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞對特定刺激的反應(yīng)，然后在一個神經(jīng)元上施加微電流刺激，并觀察通過突觸相連的其他神經(jīng)的反應(yīng)。如此反復(fù)，最終就可以追蹤視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞的功能及連接狀態(tài)。除視覺皮層外，研究人員希望該技術(shù)還能幫助他們繪制出大腦中主管觸覺、聽覺以及運動系統(tǒng)的神經(jīng)突觸線路。

　　弗洛格爾說：“我們即將揭開神秘復(fù)雜的大腦。一旦弄清了位于大腦中不同層次的神經(jīng)突觸的功能和連接方式，我們就能用計算機(jī)來對這一世界上最復(fù)雜最為精密的器官進(jìn)行模擬。”但他同時也承認(rèn)：“要實現(xiàn)這一目的還有大量的工作要做，科學(xué)家們?yōu)榇诉B續(xù)工作若干年后可能才有突破，并且除此之外，一臺速度超快運算能力超強(qiáng)的計算機(jī)也將是必不可少。”

　　英國維康信托基金會(Wellcome Trust)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)及心理健康部負(fù)責(zé)人約翰·威廉斯說：“理解大腦內(nèi)部工作原理是科學(xué)的終極目標(biāo)之一。新研究為神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)研究提供了一個重要工具，可以幫助科學(xué)家們在對大腦的研究中總攬全局并獲得必要的指引。”（王小龍）  （科技日報）

2011-04-13 來源：科技日報 瀏覽：82次

    據(jù)英國《每日郵報》4月12日報道，英國研究人員開發(fā)出一種新技術(shù)，可助研究人員繪制出大腦神經(jīng)連接的線路并弄清其主要功能，使揭開大腦之謎、開發(fā)出計算機(jī)大腦模型的夢想離現(xiàn)實又近了一步。相關(guān)論文發(fā)表在4月11日的《自然》雜志網(wǎng)站上。
　　這項研究屬于“神經(jīng)連接組學(xué)”（connectomics），是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域近年來剛剛興起的一個新興學(xué)科。與基因組學(xué)要研究、繪制人體基因圖譜類似，神經(jīng)連接組學(xué)的基礎(chǔ)是研究和繪制出大腦神經(jīng)細(xì)胞連接（即突觸）的圖譜，類似于電腦等電子設(shè)備中的布線。科學(xué)家希望通過繪制出這些線路并弄清其發(fā)揮功能的方式，了解大腦產(chǎn)生認(rèn)知、感覺以及思想的過程和機(jī)理，進(jìn)而為阿爾茨海默病、精神分裂癥以及中風(fēng)等疾病的治療提供幫助。

　　然而，對于動物身上最為精密和負(fù)責(zé)的器官——大腦來說這絕非易事。據(jù)了解，在大腦中大約有1000億個神經(jīng)元，其中每一個又與數(shù)千個其他神經(jīng)細(xì)胞相連，如果這么計算的話，大腦里至少有150萬億個突觸。

　　由倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）開發(fā)的這項技術(shù)，通過使用一種高分辨率的成像裝置實現(xiàn)了這一目的，并繪制出了小鼠視覺皮層的部分神經(jīng)連接的“布線圖”。

　　據(jù)負(fù)責(zé)該項研究的湯姆·馬斯琪·弗洛格爾博士介紹，他們將注意力集中在了具有數(shù)千個神經(jīng)元和數(shù)百萬個不同連接的小鼠視覺皮層。通過一個相同的組織切片，研究人員首先利用高分辨率成像技術(shù)探測小鼠大腦視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞對特定刺激的反應(yīng)，然后在一個神經(jīng)元上施加微電流刺激，并觀察通過突觸相連的其他神經(jīng)的反應(yīng)。如此反復(fù)，最終就可以追蹤視覺皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞的功能及連接狀態(tài)。除視覺皮層外，研究人員希望該技術(shù)還能幫助他們繪制出大腦中主管觸覺、聽覺以及運動系統(tǒng)的神經(jīng)突觸線路。

　　弗洛格爾說：“我們即將揭開神秘復(fù)雜的大腦。一旦弄清了位于大腦中不同層次的神經(jīng)突觸的功能和連接方式，我們就能用計算機(jī)來對這一世界上最復(fù)雜最為精密的器官進(jìn)行模擬。”但他同時也承認(rèn)：“要實現(xiàn)這一目的還有大量的工作要做，科學(xué)家們?yōu)榇诉B續(xù)工作若干年后可能才有突破，并且除此之外，一臺速度超快運算能力超強(qiáng)的計算機(jī)也將是必不可少。”

　　英國維康信托基金會(Wellcome Trust)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)及心理健康部負(fù)責(zé)人約翰·威廉斯說：“理解大腦內(nèi)部工作原理是科學(xué)的終極目標(biāo)之一。新研究為神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)研究提供了一個重要工具，可以幫助科學(xué)家們在對大腦的研究中總攬全局并獲得必要的指引。”（王小龍）  （科技日報）