一粒腦組織揭密:史上最複雜神經科學實驗突破
由150多位科學家組成的國際團隊,成功完成一項曾被視為不可能的任務:完整繪製出哺乳動物大腦微小區域的神經連結與活動圖譜。這項名為「MICrONS計畫」的壯舉,其雄心與規模堪比人類基因組計畫,運用尖端AI技術、顯微鏡與跨國合作,精確標記超過20萬個腦細胞與數百萬個突觸連結。
研究團隊從僅有沙粒大小的腦組織著手,耗時七年破解大腦運作密碼。1979年諾貝爾獎得主克里克曾斷言,要繪製出1立方毫米腦組織的精確神經線路圖是不可能的任務。如今這項突破性成果,已發表於《自然》期刊系列共10篇論文,並開放1.6拍位元組(相當於22年不間斷HD影片)的完整資料庫供學界使用。
前IARPA計畫經理馬可維茲博士指出:「這項成就堪稱神經科學的分水嶺,其變革潛力可與人類基因組計畫比擬。」研究團隊首先記錄小鼠觀看影片時視覺皮層的神經活動,接著將腦組織切成2.5萬片(每片僅人類髮絲1/400粗),最後運用AI技術重建成3D立體模型,完整呈現4公里長的軸突網路與5.23億個突觸連結。
艾倫研究所資深研究員雷德博士形容:「這微小組織內藏著如精緻森林般的複雜結構,我們不僅驗證了既有理論,更發現前所未見的神經運作規則。」最令人驚奇的發現是「抑制性神經元」並非隨機作用,而是精準選擇特定「興奮性神經元」進行調控,形成協同合作的網路系統。
這項突破對理解阿茲海默症、帕金森氏症等神經疾病至關重要。艾倫研究所達科斯塔博士比喻:「就像擁有電路圖才能修理故障收音機,我們正在建立腦部運作的『Google地圖』。」未來可藉此比對健康與病變腦部的神經連結差異。
這項跨國合作獲得IARPA與美國國衛院「腦計畫」支援,匯集艾倫研究所、普林斯頓、哈佛等頂尖機構。正如艾倫研究所技術主任科爾曼博士所言:「重大突破往往來自敢於挑戰『不可能』的團隊合作。」從克里克認為不可能的任務,到如今實現的腦科學里程碑,人類正逐步揭開思想、記憶與意識的神秘面紗。