研究人员以前所未有的规模绘制了人类大脑的一小部分，生动地描绘了每个脑细胞或神经元，以及它们与其他细胞形成的复杂网络。

　　由哈佛大学和谷歌研究人员构建的开创性大脑图谱揭示了大约57,000个神经元，9英寸(230毫米)的血管和1.5亿个突触，即神经元之间的连接点。

　　哈佛大学(Harvard University)分子和细胞生物学教授杰夫?利希特曼(Jeff Lichtman)博士是这项为期10年的项目的共同负责人。他说，当他第一次看到这幅详细的地图时，他简直不敢相信。“我以前从未见过这样的事情，”他告诉Live Science。

　　人脑是一个极其复杂的器官，大约有1700亿个细胞，其中包括860亿个神经元。此前，研究人员利用磁共振成像(MRI)在毫米尺度上窥视大脑。最近，先进的显微镜技术已经在更小的尺度上揭示了细节，提高了我们对大脑内部运作的理解。

　　现在，利用这些显微镜方法和一种被称为机器学习的人工智能(AI)系统，Lichtman和他的同事们已经从一块大脑中创建了一个纳米尺度的3D地图，即百万分之一毫米。这是一张科学家们所能达到的最高分辨率的器官图片。

　　5月9日发表在《科学》杂志上的细胞图谱也可供科学家在线阅读。

　　这张地图描绘了大脑的一小块，体积约为1立方毫米，比一粒米还小。一个完整的成年人的大脑要大一百万倍。

　　大脑碎片取自一名45岁的女性，她接受了脑部手术治疗癫痫。医生从她大脑最外层的大脑皮层中取出了这块碎片。在将样本固定在防腐剂中后，研究人员用重金属对其进行染色，以帮助他们看到细胞。然后，他们将组织嵌入树脂中，切成5000多片，每片厚度约为30纳米。

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　　“这大约是一根发丝厚度的千分之一，”利特曼说。研究小组用高速电子显微镜扫描了每一片切片，这种显微镜使用多束电子来照亮样本中的细胞。然后，他们将显微镜数据发送给谷歌，用人工智能进行进一步分析。

　　谷歌的研究人员使用机器学习模型在不同的显微图像中识别同一物体，然后为所有图像中的每个物体创建3D渲染。然后，他们通过电子方式将效果图拼接在一起，以三维方式重建整个样本。最终的3D地图包含了巨大的1.4拍字节，或100万千兆字节的数据。

　　“这个项目产生的数据的数量和复杂性要求谷歌有能力开发最先进的机器学习和人工智能算法来重建3D连接体，”谷歌的高级科学家、该项目的联合负责人维伦·贾恩(Viren Jain)在一封电子邮件中告诉Live Science。

　　科学家们的详细地图包含了几个惊喜。例如，他们发现一些神经元的输出线或轴突将自己缠绕成结，形成Jain描述为“神秘但美丽”的螺旋。研究小组还发现了神经元之间罕见的连接，其中单个轴突与多达50个突触相连。

　　“我们仍在研究这些连接的功能，但它们可以解释快速反应或非常重要的记忆是如何被编码的，”Jain告诉Live Science。

　　利希特曼指出，这些螺旋和超强突触是否与组织供体的癫痫有任何关系，或者它们是否在没有癫痫的人的大脑中被发现，还有待观察。他补充说，该团队目前正在检查帕金森病患者的脑组织，因此可能会开始解决这个问题。

　　他补充说，任何两个人的脑组织样本都不可能看起来完全一样，部分原因是大脑的连接方式取决于个人的经历。

　　该团队下一步的目标是绘制老鼠的整个大脑，这将是人类大脑样本的500倍。他们从海马体开始，海马体是学习和记忆的关键区域。

　　“我们已经开始了雄心勃勃的任务，”李奇曼说。