武汉新闻网—湖北武汉综合门户网站

武汉新闻网—湖北武汉综合门户网站

武汉新闻网是湖北知名的新闻资讯网站,每天为武汉广大网民提供热点资讯,都市新闻,社会民生,财经频道,娱乐八卦,文化体育,汽车专栏,天下奇闻等,是武汉网民获取最新资讯的重要综合新闻门户网站

菜单导航
武汉新闻网 > 健康生活 > 正文

广泛的哺乳动物Connectome揭示了大脑中的密集网络

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2019年12月01日 13:01:16 游览量: 188

简述:

哺乳动物大脑的密集电路结构仍然是未知的。大约860亿个神经元使用极为密集的电路网络进行通信。三维电子显微镜

哺乳动物大脑的密集电路结构仍然是未知的。大约860亿个神经元使用极为密集的电路网络进行通信。三维电子显微镜(3D EM)的发展已使对突触连接丰富的大脑区域进行成像成为可能,但密集的连接组重建一直具有挑战性。

现在,德国马克斯·普朗克脑科学研究所连接组学部的一个团队对四周龄小鼠的大脑皮层组织进行了成像和分析,该组织是通过从体感皮层活检获得的,一部分皮层所占据的位置,用于表示和处理触摸。

广泛的哺乳动物Connectome揭示了大脑中的密集网络

结果发表在《科学》杂志的一篇题为《体感皮层第4层中的密集结缔组织重建》的论文中。”

研究人员应用了优化的基于AI的图像处理和有效的人机交互,以分析该体积中约40万个突触和约2.7米的神经元电缆。这样,他们产生了大约7,000个轴突和大约3,700个突触后神经突之间的连接体,产生的连接体大约是六十年前从小鼠视网膜获得的连接体的26倍。这种重建比应用于视网膜的重建更大,效率更高约33倍,为哺乳动物脑中密集的结缔组织重建树立了新的标杆。

马克斯·普朗克研究所(Max Plank Institute)连接组学系主任莫里茨·赫尔姆斯塔德特(Moritz Helmstaedter)博士说:“即使在一块相对较小的皮质中也能发现如此多的信息和精度,我们感到很惊讶。

研究人员分析了连接组的当前电路模式。尤其是,他们询问电路的哪一部分显示出与突触的增长相一致的特性,已知有助于电路形成和“学习”的机制。实验室的博士生,研究的第一作者亚历山德罗·莫塔(Alessandro Motta)使用突触对的特定配置,以研究它们与活动相关的学习过程的一致程度。“由于某些突触可塑性模型在学习(例如识别树或猫)时对突触权重的增加做出了具体的预测,因此我们甚至能够从电路的静态快照中提取出此类潜在过程的烙印,”莫塔解释说。由于老鼠的实验室生活正常,直到四周大时进行脑活检,

报告的方法可能会对将有关生物智能的见解转移到人工智能产生重大影响。Helmstaedter说:“在大脑皮层中映射神经元网络的目标是一次重大的科学冒险,这也是因为我们希望能够提取关于大脑如何像今天的AI那样高效的计算机的信息。”

Helmstaedter说:“能够获取一块皮层,进行艰苦的处理,然后从这个美丽的网络中获取整个通信图,这是我们过去十年来一直在努力的工作。”

研究人员得出结论:“我们认为,我们的方法应用于来自不同大脑区域,皮质层,发育时间点和物种的大范围皮质组织,将告诉我们进化如何设计了这些网络,以及经验对成形的影响它们的细粒度结构。”“此外,连接体筛查可以描述精神病和相关疾病的回路表型,并告诉我们一些重要的脑部疾病实际上在多大程度上是结节病,回路病。”

文章链接://jksh/2631.html

文章标题:广泛的哺乳动物Connectome揭示了大脑中的密集网络