人脑片段第一张亚细胞3D图已经构建出来其中有很多难以理解的地方

探索点小小科技 2024-08-19 01:47:43

经过十年的艰苦工作,终于诞生了世界上第一张具有亚细胞分辨率的人类大脑片段的三维地图。在女性大脑中一立方毫米的灰质中,发现了5.7万个细胞和1.5亿个突触。该地图揭示了在那里发现的各种细胞中所有错综复杂的神经组织的细节,其中包括科学界未知的神经组织,这使大脑拓扑学的研究达到了一个新的水平。

图片来源:哈佛大学和谷歌

早在 2014 年,一名被诊断患有癫痫症的女性接受了手术,切除了大脑皮层的一小部分——大脑灰质组织,用一层薄薄层覆盖两个半球。哈佛大学的一组科学家致力于恢复样本最精确的三维地图。为了做到这一点,组织中充满了重金属,这些重金属与神经细胞膜的脂质层结合并发育它们以通过电子显微镜读取。然后用硬化溶液将组织饱和并切成 34 nm 厚的板,然后开始扫描和映射。

来自 2D 切片的原始数据量为 1.4 PB。为了处理将图像拼接成一个3D对象的信息,科学家们向谷歌寻求帮助。后者提供基于机器学习系统的资源。此外,科学家们在最困难的情况下手动染色织物,并检查了模型的准确性。为了获得更好的可视化效果,最小的细胞被染成蓝色,最大的细胞被染成红色。中等大小的细胞从通常的光谱调色板中获得其颜色。

输出结果是迄今为止具有亚细胞分辨率的最详细的人脑组织体积交互式图谱。它是公开的,因此任何研究团队都可以使用该地图进行自己的研究。这张地图揭示了许多令人惊讶甚至意想不到的事情。例如,科学家们已经发现了神经细胞的延伸,其形式的卵形过程具有未知的目的,这在以前是科学界未知的。还发现了镜面状的细胞和神经元,它们缠绕在自身周围的神经组织中。

研究神经组织的图谱将阐明网络的拓扑结构及其各个部分的操作。这不仅对于理解大脑的工作方式很重要,这将有助于治疗许多相关疾病,而且还有望对人工智能技术的发展产生影响。它们只能通过了解基础知识来发展——人类大脑的工作,而人脑的工作仍然充满了神秘。

0 阅读:53