大腦神經(jīng)元連接協(xié)調(diào)恰似“交響樂”
人類大腦有近860億個神經(jīng)元,每個神經(jīng)元有多達(dá)10000個突觸,形成了一個龐大的互連網(wǎng)絡(luò),構(gòu)成了行為和認(rèn)知的基礎(chǔ)。最新一期《科學(xué)》特刊連發(fā)4篇文章,綜述了科學(xué)家對大腦復(fù)雜連接(“連接組”)及其如何驅(qū)動大腦功能和產(chǎn)生功能障礙的理解,介紹了用于探索大腦連接的神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)。
《科學(xué)》雜志高級編輯皮特·斯特恩在特刊引言中寫道,大腦不僅僅是它的組成細(xì)胞。大腦中的每個神經(jīng)元都與其他數(shù)千個神經(jīng)元連接,但不是一片嘈雜的連接聲,而是同步的交響樂。沒有平穩(wěn)運行的連接,大腦只不過是一堆神經(jīng)元。
法國波爾多大學(xué)和荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)研究人員總結(jié)了大腦連接和大腦功能之間的關(guān)系,即核心大腦功能需要通過密集連接的網(wǎng)絡(luò)在局部和遠(yuǎn)處大腦區(qū)域之間進(jìn)行整合。他們概述了大腦連接的功能作用及其在進(jìn)化和疾病中的作用。
德國于利希研究中心團(tuán)隊闡述了人類大腦結(jié)構(gòu)連接的研究進(jìn)展,并討論了在不同空間尺度上測量的重要性。連接組是指對神經(jīng)元和大腦區(qū)域如何相互連接的綜合描述。然而,要充分了解連接組,就需要從分子和細(xì)胞水平到宏觀水平,將大腦連接作為一個多尺度系統(tǒng)來處理。團(tuán)隊討論了擴(kuò)散磁共振成像(dMRI)和牽引成像等新興成像技術(shù),以及機(jī)器學(xué)習(xí)和計算模擬,如何極大地擴(kuò)展了人們對連接組的了解。
美國斯坦福大學(xué)團(tuán)隊探討了細(xì)胞類型特異性神經(jīng)調(diào)節(jié)、全腦功能成像和計算建模的最新進(jìn)展,揭示了大規(guī)模腦回路功能和功能障礙的新見解。這些發(fā)展有助于開發(fā)模擬大腦功能的新方法,用以復(fù)制和探測神經(jīng)系統(tǒng)及其行為,從而改進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疾?。òㄅ两鹕。┑闹委煼绞?。
挪威奧斯陸大學(xué)團(tuán)隊回顧了用于在嚙齒動物模型中繪制不同尺度的大腦連接的各種實驗技術(shù),并討論了將這些不同的數(shù)據(jù)集組合在一起以創(chuàng)建大腦三維參考圖譜的方法。這種方法可促進(jìn)與其他微架構(gòu)特征相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組織全腦分析。(記者張夢然)
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