新技術繪制腦神經“布線圖”
日期：2011-04-14 08:19:17
據英國《每日郵報》4月12日報道，英國研究人員開發出一種新技術，可助研究人員繪制出大腦神經連接的線路并弄清其主要功能，使揭開大腦之謎、開發出計算機大腦模型的夢想離現實又近了一步。相關論文發表在4月11日的《自然》雜志網站上。
這項研究屬于“神經連接組學”（connectomics），是神經科學領域近年來剛剛興起的一個新興學科。與基因組學要研究、繪制人體基因圖譜類似，神經連接組學的基礎是研究和繪制出大腦神經細胞連接（即突觸）的圖譜，類似于電腦等電子設備中的布線。科學家希望通過繪制出這些線路并弄清其發揮功能的方式，了解大腦產生認知、感覺以及思想的過程和機理，進而為阿爾茨海默病、精神分裂癥以及中風等疾病的治療提供幫助。
然而，對于動物身上最為精密和負責的器官——大腦來說這絕非易事。據了解，在大腦中大約有1000億個神經元，其中每一個又與數千個其他神經細胞相連，如果這么計算的話，大腦里至少有150萬億個突觸。
由倫敦大學學院（UCL）開發的這項技術，通過使用一種高分辨率的成像裝置實現了這一目的，并繪制出了小鼠視覺皮層的部分神經連接的“布線圖”。
據負責該項研究的湯姆·馬斯琪·弗洛格爾博士介紹，他們將注意力集中在了具有數千個神經元和數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探測小鼠大腦視覺皮質中神經細胞對特定刺激的反應，然后在一個神經元上施加微電流刺激，并觀察通過突觸相連的其他神經的反應。如此反復，最終就可以追蹤視覺皮質中神經細胞的功能及連接狀態。除視覺皮層外，研究人員希望該技術還能幫助他們繪制出大腦中主管觸覺、聽覺以及運動系統的神經突觸線路。
弗洛格爾說：“我們即將揭開神秘復雜的大腦。一旦弄清了位于大腦中不同層次的神經突觸的功能和連接方式，我們就能用計算機來對這一世界上最復雜最為精密的器官進行模擬。”但他同時也承認：“要實現這一目的還有大量的工作要做，科學家們為此連續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的計算機也將是必不可少。”
英國維康信托基金會(Wellcome Trust)神經系統科學及心理健康部負責人約翰·威廉斯說：“理解大腦內部工作原理是科學的終極目標之一。新研究為神經系統科學研究提供了一個重要工具，可以幫助科學家們在對大腦的研究中總攬全局并獲得必要的指引。”
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