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在2025年4月10日的广东,一项前沿科技实现了重大突破,首次实现了在哺乳动物脑细胞地图上的大规模元活动3D重建。这次实验以鼠脑为研究对象,成功重建了一立方毫米内超过一千个脑细胞的详细结构。
这项开创性研究绘制出了迄今为止最大、最详尽的哺乳动物大脑连接图谱。研究者以鼠脑中的细胞为基准,通过对其视觉相关区域的一小块区域的研究,生成了一份包含超过二十万脑细胞的高精度三维地图。特别的是,这份地图精确地确定了约8万2千个细胞为元细胞,并详细描绘了这些元细胞间的连接点和线路。这一突破在科学领域尚属首次。
这项结合了大脑活动图与连接图谱的成就,标志着连接组学领域的一个重大里程碑。连接组学致力于揭示大脑如何处理和传递信息。超过一百五十名研究者通过MICrONS项目完成了这项研究,他们在八篇论文中详细阐述了研究成果,并且已经在线向全科学界开放,供其他团队进行深入研究。这些论文已在权威期刊《自然》和《自然方法》上发表。
哈佛大学的科学家Mariela Petkova对这项研究给予了高度评价,称赞研究者们完成了科学界长期以来的一个难题——在大量元的线路上映射元活动。同样,华盛顿西雅图艾伦脑科学研究所的科学家Forrest Collman表示这些数据“令人惊叹”,并提到这些数据让人对大脑的复杂性产生敬畏之情。
为了创建这份突破性的地图,研究者首先记录了鼠类视觉皮层中近7万六千个元的放电情况,特别是在实验鼠观看包括《帝国》片段在内的各种视频时的活动情况。接着,他们将一立方毫米的鼠脑切割成数千份薄片,每片大小约为人类头发宽度的四分之一。然后,科学家们对每个切片进行成像,并将这些图像组合成三维地图。他们运用了人工智能和机器学习算法来标注元细胞、它们的分支投影和突触连接。研究团队还通过对比验证了地图上的元细胞与脑细胞活动的记录。
德兰克福马克斯普朗克脑研究所的科学家Moritz Helmstaedter认为,这种结合功能和结构的研究规模前所未有,展现出了令人深刻的印象,也为未来的研究树立了成功的典范。相关的研究细节和参考资料已经由专家发表,以供广大科研工作者参考学习。
