Nature：科学家成功绘制出迄今为止最大的大脑接线图和功能图

来源：100医药网 2025-04-16 14:25

MICrONS联盟汇聚了来自全球的150多位神经科学家和研究人员，他们历经7年的努力终于成功构建了迄今为止最详细的大脑功能连接图谱。

在探索人类大脑的漫漫征途中，科学家们一直试图解开大脑复杂神经网络的神秘面纱。大脑，这个仅占人体体重 2% 的器官，却拥有约 860 亿个神经元，这些神经元之间能相互连接并协同工作，从而产生思维、情感、记忆等一系列复杂的认知功能；然而，由于大脑结构的复杂性和神经元连接的精细性，构建一个完整的大脑功能连接图谱曾被视为一项几乎不可能完成的任务。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为 Functional connectomics spanning multiple areas of mouse visual cortex 的研究报告中，来自MICrONS联盟（Machine Intelligence from Cortical Networks，大脑皮层网络机器智能联盟）的科学家们正将这一 不可能 逐渐变为可能，从而就能让我们从一粒沙般大小的脑组织样本中一窥大脑的奥秘。

MICrONS联盟汇聚了来自全球的150多位神经科学家和研究人员，他们历经7年的努力终于成功构建了迄今为止最详细的大脑功能连接图谱，这一成果不仅在技术上取得了重大突破，更为科学家们理解大脑的组织和功能提供了全新的视角。在这项研究中，科学家们以小鼠的视觉皮层为研究对象，通过一系列复杂而精细的实验步骤，从一粒沙般大小的脑组织样本中获取了超过20万个神经元、4公里长的轴突及5.23亿个突触的详细信息，并将这些数据整合成一个庞大的数据库，其大小达到了惊人的1.6个拍字节，相当于22年不间断的高清数据量。

通过对这些海量数据的分析，科学家们发现了许多令人兴奋的新细胞类型和大脑组织的新规则，比如他们发现抑制性神经元（负责抑制神经活动的细胞）的行为远比之前认为的要复杂得多；过去科学家们认为抑制性神经元的作用是随机抑制其它神经元的活动，但MICrONS 项目的研究表明，这些神经元实际上具有高度的选择性，其会选择特定的兴奋性神经元作为目标，从而在整个神经网络中形成一种协调合作的机制，这种复杂的抑制机制在大脑的信息处理和功能调控中起着至关重要的作用。

体内钙成像数据分析

此外，研究人员还揭示了大脑中存在一种全新的细胞分类方式，这种基于神经元形态、连接模式及功能特征的综合分类方法为他们更深入地理解大脑的组织结构和功能提供了有力的支持，相关研究发现不仅丰富了科学家们对大脑的认识，也为未来神经科学的研究开辟了新的方向。大脑一直以来都是人类科学探索的最后边疆，从古希腊哲学家对灵魂所在之处的思辨到现代科学家对神经元和突触的深入研究，人类对大脑的探索从未停止。然而，尽管我们已经取得了许多重要的发现，但大脑的许多秘密仍然隐藏在复杂的神经网络之中，等待着我们去揭开。

随着科技的不断进步，科学家们对大脑的认识也在逐渐深入，从早期的解剖学研究到现代的神经影像学技术，再到如今的神经连接组学，每一次技术的突破都为打开了一扇通往大脑深处的新大门；而MICrONS项目正是在这样的背景下应运而生，其不仅代表了神经科学领域的一次重大技术突破，更是研究人员对大脑这一复杂器官理解的一次质的飞跃。该项目的意义远不止于其所揭示的新细胞类型和大脑组织的新规则，本文研究结果为科学家们提供了一个前所未有的平台，让他们能在微观层面上观察大脑的神经元如何相互连接和协同工作，这种对大脑功能连接的深入理解将为神经科学的许多领域带来新的希望和机遇。例如，在神经退行性疾病如和的研究中，科学家们一直面临着一个巨大的挑战，因为这些疾病的发病机制复杂，涉及多种神经元之间的异常连接和通信；而MICrONS项目所提供的大脑功能连接图谱将帮助科学家们更精确地定位这些异常连接，从而为疾病的和治疗提供新的思路和方法。

此外，这项研究还为人工智能领域带来了新的启示；大脑作为自然界中最复杂的信息处理系统，其神经网络的结构和功能一直是人工智能研究的重要参考。通过深入理解大脑的神经连接和信息处理机制，科学家们有望开发出更高效、智能的人工神经网络模型，从而推动人工智能技术的发展。

MICrONS项目无疑是神经科学领域的一个重要里程碑，其不仅能让我们从一粒沙般大小的脑组织样本中看到大脑的复杂性和精巧性，更为我们理解大脑的组织和功能提供了一个全新的视角。正如科学家们所说，这项研究开启了一个新的时代，一个我们可以深入探索大脑微观世界的神奇时代，在这个时代里，我们将能够以前所未有的精度和深度，去揭开大脑的神秘面纱，探索人类思维和意识的起源。（100yiyao.com）

参考文献：

The MICrONS Consortium. .Nature640, 435 447 (2025). doi：10.1038/s41586-025-08790-w

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