近(10)日，由哈佛大學分子和細胞生物學教授Jeff Lichtman領導的團隊與Google研究人員，在近10年合作下，從1.4PB的電子顯微鏡數據，建構出「奈米」等級解析度(nanoscale resolution)的一立方毫米(mm³)人類顳葉皮質3D結構，生動的展示顳葉皮質中每個細胞的神經網絡，其是迄今為止，運用最多大腦影像數據集的研究，成果已發表在《Science》期刊上。
 
此研究是Google研究院，將Jeff Lichtman實驗室總計約1.4PB的人類大腦電子顯微鏡影像數據，與人工智慧演算法結合，並以顏色編碼，重建出大腦極其複雜的網絡。
 
據了解，這一立方毫米的顳葉皮質，就包含57,000個細胞、230毫米的血管和1.5億個突觸(Synapse)，以及構成人類腦物質的其他組織元素等。
 
在這項研究中研究人員發現，人腦的顳葉皮質中神經膠質細胞與神經元的數量比例為2：1，神經膠質細胞中又以寡樹突膠細胞(Oligodendrocytes)最常見。
 
此外，他們也發現，深層興奮性神經元(excitatory neurons)會根據結構和連接性的不同而有所差異，且在每個神經元的數千個弱連接中，有多達50個突觸存在罕見的強大軸突輸入，其會影響神經活動。
 
另外，研究人員也觀察到，有少數的軸突會形成了螺旋型的樣態，不過，由於這項研究的大腦樣本是從癲癇患者身上採集，研究人員目前尚不確定這是病理現象還是大腦中的罕見情況。整體來說，這項研究資源，可為大腦研究帶來有價值的見解。
 
領導這項研究的Jeff Lichtman教授，擅長於腦科學連接體學(connectomics)研究，連接體學的概念類似基因體學，Lichtman目的則是要將大腦細化到單一細胞和網絡，以完整的重建大腦結構，並讓研究人員了解大腦功能和疾病的發生。
 
他也表示，這項合作的最終目的，是希望創建高解析度的小鼠大腦神經網絡，以研究海馬迴如何形成，因為其與記憶與神經系統疾病發生有重要關聯。不過，他也指出，要創建小鼠大腦神經網絡，恐怕還需要產生比此次一立方毫米的研究，多1,000倍的數據。
 
 
資料來源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk4858