深入观察人类大脑的一个斑点揭示了前所未见的怪癖

人类大脑的新视角展示了其细胞居民的所有狂野和怪异的荣耀。这张地图取自女性大脑的一小块，描绘了50,000个细胞的不同形状以及它们之间的1.3亿个连接。

这张名为H01的复杂地图代表“人类样本1”，代表了科学家寻求提供更详细的大脑描述的里程碑(SN:2/7/14)。

“这绝对是美丽的，”西雅图艾伦脑科学研究所的神经科学家ClayReid说。“以最好的方式，这是非常令人兴奋的事情的开始。”

哈佛大学、谷歌和其他地方的科学家准备并分析了脑组织样本。一颗比芝麻还小的大脑，大约是整个大脑体积的百万分之一。它来自一位正在接受癫痫手术的45岁女性的大脑皮层——负责复杂思维的大脑外层。取出后，大脑样本被迅速保存并用重金属染色，显示细胞结构。然后将样品切成5,000多个极薄的碎片，并用强大的电子显微镜成像。

计算程序将生成的图像拼接在一起，人工智能程序帮助科学家分析它们。结果视图的简短描述作为预印本于5月30日发布到bioRxiv.org。完整的数据集可在线免费获得。

目前，研究人员才刚刚开始了解其中的内容。“我们真的刚刚涉足这个数据集，”该研究的合著者、哈佛大学发育神经生物学家JeffLichtman说。Lichtman将脑图与GoogleEarth进行了比较：“那里有很多宝藏可以找到，但没有人可以说他们看过完整的东西。”

但是，Lichtman说，已经出现了一些“非常有趣”的景象。“当你拥有庞大的数据集时，突然间这些奇怪的事情，这些奇怪的事情，这些罕见的事情开始脱颖而出。”

其中一种好奇心与突触有关，突触是信号在神经细胞之间移动的连接点。通常，大多数发送信息的轴突只接触一次接收信息的树突。在新数据集中，大约90%的连接都是这些一次性联系人。一些电池对的接触稍微多一些。但每隔一段时间，研究人员就会发现多次连接的细胞，包括一对由多达19个突触连接的细胞。

在小鼠大脑中发现了多个连接，尽管不如这个人类样本中的那么丰富。弗吉尼亚州阿什本霍华德休斯医学研究所Janelia研究园区的神经科学家PatRivlin说，苍蝇大脑也可以在细胞之间建立许多联系，尽管它们比新描述的人类联系更加分散。Rivlin在那里从事FlyEM项目，旨在创建果蝇神经系统的详细地图。

Reid说，关于人脑的大型数据集提供了这些类型的连接有多普遍的细分。这就提出了这些异常强大的突触可能在大脑中做什么的问题。

Lichtman推测，这些细胞可能能够以一种强有力的方式迫使它们的目标细胞采取行动。也许死记硬背的信息，例如知道5乘以5等于25或知道在红灯时停下来，依赖于这些有效地通过大脑驱动信息的强大输入。

爱丁堡大学的分子神经科学家赛斯·格兰特指出，虽然地图是一种有价值的工具，但它只显示了大脑的解剖结构。其他研究将有助于阐明驱动大脑行为的分子的功能和组成。目前，这张地图“在很大程度上是一种探索工具”，他说。

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进一步探索的一个好奇心是团队观察到两个神经细胞或神经元，它们似乎缠绕在对称的舞蹈中。这些图像还揭示了神经元的信息发送轴突形成精致的线圈，不寻常而神秘的螺旋体看起来像盘绕的蛇。“我们从来没有见过这样的东西，”利希特曼说。一旦研究人员知道如何寻找这些线圈，就会有越来越多的线圈出现。

Reid说，这些极其详细的脑图是多年研究的结晶，他正在艾伦研究所(SN:8/7/19)研究小鼠和人类大脑图。Reid说，“这是历史上这个神奇的时刻”，此时计算方法、机器学习和强大的显微镜等地图制作工具都可用。“这项工作才刚刚开始出现。”

这些地图最终会揭示什么仍然是任何人的猜测。对于这些地图是否会导致对大脑的深入了解，Lichtman持谨慎态度。“我认为我们能做的最好的事情就是描述，”他说。“我希望在某个时候，我们将到达一个我们不再对所见所闻感到惊讶的地方。”