「刷新对人类大脑认知！首次展示海量高清细节，离还原真实大脑更进一步」

人类的大脑是一个极度复杂的器官，也正是凭借更加出色的大脑，人类才能够与其他动物拉开差距，让我们成为了一个与众不同的存在。从宏观上来说，我们都知道大脑既是一个信息处理中心，也是一个指令中心，所有感觉信息会经由远端的感受器和神经传递到大脑中枢进行处理，然后大脑再根据这些信息来指挥肢体做出行为反应。
但从微观的角度，人类对自身这个最神奇的器官了解实在是太少了，比如微观的大脑组织和细胞结构，突触连接和神经回路都存在许多研究空白，而往往许多神经系统疾病就源自于这些细微之处的变化。看清大脑的微观细节也成为相关领域的研究者一直追寻的目标。
就在今日《科学》杂志上，哈佛大学与Google的研究者合作，突破性地绘制了一幅大脑皮层高分辨率细节图，其展示出了颞叶皮层中每个细胞以及神经元之间的连接网络，并且还有那些过往从未描述过的大脑结构细节。

想要重建大脑的微观结构，首先需要获得合适的活体大脑组织样本。研究中，作者找到了一位患有癫痫且需要进行手术干预的志愿者，医生为了进入并处理大脑深处的病灶，需要切割掉患者颞中回的一小块组织，而就是这一立方毫米的组织（大约只有米粒的一半），成为了揭开大脑微观世界的起点。

作者首先借助电镜技术和数字化采集、计算校准和三维分割等方法逐层还原了颞叶皮层组织中的神经元、各类细胞和血管的清晰视图。在还原过程中，还存在另一个难题，那便是正确展示突触连接。
为此，Google研究院的团队将人工智能（AI）算法引入到了电镜图像中，他们通过大量突触分类信息对机器算法进行了训练，主要用来帮助识别突触前以及突触后的成分，并区分突触是兴奋性还是抑制性的。

根据电镜图像中穿梭到不同层次的轴突信息，AI找到了大量被忽略的突触。而这小小的皮层样本中总共有1.5亿个突触，其中67.1%属于兴奋性突触，32.9%为抑制性突触。除此之外，最终还原的大脑图谱中还展示了5.7万个细胞，230毫米的血管。

研究团队还发现了一些过去从未了解的颞叶皮层细节，比如其中胶质细胞与神经元的数量并不成比例，胶质细胞数量要明显更多。此外，他们还看到了颞叶皮层存在一些特殊且稀有的轴突，其含有约50个突触连接，不过由于样本只来自一名癫痫患者，研究团队还无法确认这种结构是普遍还是罕见的，又是否与疾病具有联系。
作者介绍，就这样1立方毫米的脑组织，最后生成的图像数据可超过1400太字节（TB），新研究的共同通讯作者Jeff Lichtman教授打趣地说道：“普通人听到1 TB数据都会觉得很多了，但这极其微小的脑组织蕴含的数据就已经上千TB了。”

这只是两个研究团队的初次合作尝试，他们未来的目标是借助大鼠来创建完整的大脑高分辨率图谱，他们估计整个数据量会要比今天的研究多上1000倍。