谷歌自动重建果蝇完整大脑,40万亿像素图像首度公开

gavin 246 2019-08-07

你知道吗?果蝇是公认被人类研究的最彻底的生物之一,截至目前,已有 8 个诺贝尔奖颁发给使用果蝇的研究,这些研究推动了分子生物学、遗传学和神经科学的发展。

科学家们一直梦想通过绘制完整的大脑神经网络的结构,以了解神经系统是如何工作的。来自谷歌、霍华德•休斯医学研究所(HHMI)Janelia研究园区以及剑桥大学的一共16位研究人员参与了这个研究,其中,第一作者Peter H. Li是谷歌研究科学家,主要研究方向包括一般科学、机器智能、机器感知。

他们还提供了果蝇大脑完整图像的展示,任何人都可以下载查看、或使用交互式工具在线浏览,他们开发了一个3D的交互界面,称为Neuroglancer。

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这不是果蝇大脑第一次得到完整绘制,今年1月,Science 杂志用封面报道,介绍了 MIT 和霍华德·休斯医学研究所(HHMI)科学家们成功对果蝇的完整大脑进行了成像,并且清晰度达到了纳米级。但那次仍是人工的方法,使用了两种最先进的显微镜技术。

几十年来,神经科学家一直梦想绘制出一幅完整的大脑神经网络的精细地图,但对于拥有1000亿神经网络的人脑,需要处理的数据量之巨大是难以想象的。如果能自动重建果蝇大脑,也许离自动绘制人脑就更近一步了。

这也不是Peter H. Li的团队第一次试图用AI方法绘制大脑神经元,他们分别在2016年和2018年在更小的数据集上进行了研究,如下图右下角所示。

在2018年,谷歌与德国马克斯普朗克神经生物学研究所合作,开发了一种基于深度学习的系统,可以自动映射大脑的神经元。他们对100万立方微米斑胸草雀大脑扫描图像进行了重建。上图中的A是3D渲染的FAFB数据集平滑组织掩膜(smoothed tissue mask)。任意冠状切片(数据集XY平面)显示了整个内部的FAFB-FFN1分割。B-E展示了增加缩放比例后的效果。

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