40万亿像素的果蝇大脑图像来了 这意味着什么?

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  研究人员将果蝇的大脑切成了成千上万个40纳米的超薄切片。

  用透射电子显微镜对果蝇大脑切片进行成像,产生了超过十五万亿像素的大脑图像,并将2D图像整合成连贯的3D图像。

果蝇。

  近日,谷歌与美国霍华德·休斯医学研究所和英国剑桥大学合作法律法律妙招法律法律妙招,发布了一项深入研究果蝇大脑的重磅成果——自动重建整个果蝇的大脑,重建的完正果蝇大脑高达十五万亿像素。更完正、更精确的大脑图像,使得科学家更深入地了解大脑的工作机制成为将会,如追踪控制记忆形成和回忆的电路、研究感官输入怎样愿因特定行为、分析情绪怎样与决策结合等。       

  高达十五万亿像素的果蝇大脑3D图像

  2017年10月2日,美国遗传学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨,将会利用果蝇作为模式动物,发现了控制生物钟的分子机制,而获得2017年诺贝尔生理学或医学奖。并都不 突然 在腐烂水果上飞舞的小虫子——果蝇,成为亲戚亲戚朋友关注的焦点。

  果蝇是公认被人类研究最彻底的生物之一,截至目前,已有十个 诺贝尔生理学或医学奖颁发给使用果蝇的相关研究,哪些地方地方研究推动了分子生物学、遗传学和神经科学的发展。这表明果蝇仍然是生命科学研究领域并都不 至关重要的模式动物,时至今日,不多不多 科学家还在利用果蝇开展一系列原创研究。

  果蝇的另一十个 重要优势是它们的大小:果蝇的大脑相对较小,不能十五万个神经元,相比之下,老鼠的大脑有1亿个神经元,人类的大脑有100亿个神经元。这使得果蝇大脑更容易作为另一十个 完正的回路来研究。

  8月7日,谷歌与霍华德·休斯医学研究所和剑桥大学合作法律法律妙招法律法律妙招,发布了一项深入研究果蝇大脑的重磅成果——自动重建整个果蝇的大脑。亲戚亲戚朋友使用数千个谷歌云TPU(注:即张量解决单元,是一款为机器学习而定制的芯片),重建的完正果蝇大脑高达十五万亿像素。有了完正的大脑图像,科学家距离了解大脑怎样工作更近了一步。

  实验过程中,研究人员将果蝇的大脑切成了成千上万个40纳米的超薄切片,而后用透射电子显微镜对每个切片进行成像,产生了超过十五万亿像素的大脑图像,怎样让 将哪些地方地方2D图像整合成连贯的3D果蝇大脑图像。

  不多不多定会果蝇大脑第一次得到完正绘制,今年1月,《科学》杂志介绍了麻省理工和霍华德·休斯医学研究所科学家们成功对果蝇的完正大脑进行了成像,怎样让 清晰度达到了纳米级,但那次仍是人工的法律法律妙招,使用了并都不 新的显微镜技术。而此次绘制果蝇大脑神经系统,研究人员先对大脑组织进行纳米级的3D成像(通常使用电子显微镜),怎样让 分析成像数据结果,以追踪大脑的神经突触并识别单个突触连接。将会成像分辨率高,即使是一立方毫米的果蝇大脑组织不能产生100多TB的数据。

  哪些地方地方图像中的底部形态相当错综复杂、精细,将会大脑成像的主要瓶颈在于数据的自动解读,而非获取。面对没法 庞大的数据,谷歌使用了数千个谷歌云TPU,以特定的算法,自动跟踪果蝇大脑中的每个神经元。

  能自动重建果蝇大脑 离绘制人脑更近一步

  几十年来,神经科学家突然 梦想绘制出一幅完正的人类大脑神经网络的精细地图,但对于拥有100亿神经网络的人脑,还要解决的数据量之巨大是难以想象的。将会能自动重建果蝇大脑,他说离自动绘制人脑就更近一步了。

  就在今年7月中旬,据美国《科学新闻》双周刊网站报道,在强大的磁共振成像(MRI)技术的支持下,经过100多小时的扫描,美国研究人员获得了迄今最完正的人脑三维图像,新图像的分辨率足以过后 看清直径小于0.1毫米的物体,有望增进对健康和患病人脑底部形态的了解。

  为了获得不多不多新图像,美国波士顿马萨诸塞综合医院和不多不多地方的研究人员对一名死于病毒性肺炎、享年58岁的男人的女人的女人的大脑进行了研究。不多不多男人的女人的女人捐献的大脑被认为是健康的,保存了近三年。在现在开始扫描前,研究人员定制了另一十个 球形聚氨酯容器,它可使待扫描的大脑保持静止,干扰气泡逸出。过后 ,大脑被里装 一台被称为“7特斯拉”(7T)的功能强大的MRI(核磁共振)机器中,接受了近7天 的扫描。7T功能强大、扫描时间足够长怎样让 大脑趋于稳定时延静止状况,哪些地方地方因素使生成的图像分辨率极高。

  这次扫描获得了前所未有的100微米分辨率人脑空间成像,清晰地显示了大脑底部形态,展现了包括杏仁核在内的脑部区域细节,利于加深人类对创伤后应激障碍等疾病的理解。

  研究人员介绍说,不多不多高下行时延 、长时间的扫描法律法律妙招无法重复在活体上,将会没法 活人都还要忍受连续100小时的扫描。一并,任何微小的生命活动(如呼吸和血液流动)一定会影响图像的清晰度。怎样让 ,不能离体标本不能满足实验需求。

  阅读人类的思维 开发出可视化AI系统

  绘制没法 高精度的大脑图像,到底哪些地方地方作用?

  2016年3月,《美国国家科学院院刊》上发表了一项研究成果,该研究由德国和意大利的研究人员一并完成,亲戚亲戚朋友利用了100名癫痫病患者的大脑解剖和功能数据,制作出了基于时间和大脑位置变化的非疼痛躯体感觉刺激的人类皮质解决图像。图像显示出,仅用于手的人类躯体感觉系统趋于稳定了左右大脑半球超过10%的网络。

  哪些地方地方阶段性的数据证明了大脑皮质的解决模式,但也面临另一十个 致命的问题,那不多不多 我图像数据还趋于稳定问题精细,趋于稳定问题以证明结论。

  而最近两年来诞生的新技术,正在提供更为精确的大脑图像。对研究人员来说,哪些地方地方新的成像技术可定位单个神经细胞,跟踪神经细胞之间的连接,并可视化神经细胞内的细胞器,哪些地方地方对于深入研究大脑具有重要意义。

  未来不多不多技术将用于研究不多不多依靠传统技术无法解决的问题,如追踪控制记忆形成和回忆的电路、研究感官输入怎样愿因特定行为、分析情绪怎样与决策结合,等等。此外,研究人员还指出,新技术也都还要用于神经科学以外的研究,如艾滋病病毒怎样逃解决疫系统、癌细胞怎样与互近细胞相互作用等问题。

  日本科学家甚至打算利用功能性磁共振成像扫描大脑,以无线法律法律妙招跟踪脑活动,远程地阅读人类的思维,开发出并都不 不能将人类思维可视化的AI系统。(记者 任志方)

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