德美科学家合作实现小块视网膜完整重构

近日，德美科学家合作在人脑研究领域走出重要一步：他们完整地重构了一小块视网膜，不仅包括所有的神经元，还包括他们之间的连接。相关研究成果发表在2013年8月8日的《自然》杂志上。

人的大脑有近1000亿个神经元，每个神经元与相连的其他细胞都有成百上万个连接。长期以来，科学家们怀疑，人的感受、思考和记忆都存储在这些连接中。德国马克斯·普朗克研究所和美国麻省理工的研究人员合作，在破译这些连接的奥秘方面走出了重要一步。他们通过电子显微镜扫描获得了一块小鼠视网膜的数据，然后经过4年的分析，建立了一个精确的三维图，可以展示这块小鼠视网膜中所有的神经元和它们的连接，即所谓的脑功能联结图谱。

通过对这小块视网膜的完整重构，科学家们发现了一种以前未知的细胞类型，它属于双极细胞，但其功能还不清楚。此外还发现了一些能够解释细胞对刺激做出反应的连接模式。这块视网膜小方块的边长虽然只有十分之一毫米，仅占小鼠视网膜的0.1%，但已经包含约950个神经元，以及50万左右的连接。

由于目前的计算机辅助分析还不完善，分析图像中神经元的分叉和连接仍需要人工来完成，因此脑组织的电子显微镜图像分析成本非常高。马克斯·普朗克研究所的科学家只花了大约一个月时间得到扫描数据，而分析这些数据，却花了4年。假如使用相同的方法解析整个小鼠大脑的神经元估计需要数十亿小时的人工。

马克斯·普朗克研究医学研究所的温弗里德·登克教授表示，他们的目标是分析和理解整个小鼠脑的脑功能联结图谱。他们所用的“串行块面”电子显微镜可以在一两年内扫描出整个鼠脑的三维数据，只不过整个大脑要比已分析的视网膜方块大20万倍，而且如何将大量组织图像进行三维重建还是一个难题。他们想到一个办法：或许可以用在线游戏的方式让全球网民参与这项工作，并借助网络玩家的数据来更好地开发计算机辅助分析的算法。