在一项大规模的科学努力中，数百名研究人员帮助绘制了小鼠大脑中数十万个神经元之间的连接，并叠加了它们对视觉刺激的反应发射模式。这一突破是建立理解我们的大脑如何处理视觉信息以重建我们每天看到的图像的重要基础科学组成部分。
在美国国立卫生研究院（NIH）资助的大规模科学努力中，数百名研究人员帮助绘制了小鼠大脑中数十万个神经元之间的连接，并叠加了它们对视觉刺激的反应发射模式。这一突破是建立理解我们的大脑如何处理视觉信息以重建我们每天看到的图像的重要基础科学组成部分。
人类大脑的信息处理通过860亿个神经元的电发射来进行，它们相互之间形成万亿的连接。我们大脑如何使我们思考、感受和行动的秘密隐藏在其电路图的复杂性中，以及在毫秒时间框架内穿过的电信号的轰炸中。虽然目前的发现仅关注大脑的一小部分，但它们揭示了细胞之间的复杂连接，并展示了这些连接如何被连接起来以产生功能性反应。这些之前超出我们触及的信息可能有助于我们理解正常大脑的功能，并提供指导说明由于各种疾病或伤害而导致的功能失常。
为进行这项研究，研究人员向经过基因工程改造的小鼠展示视频片段，这些小鼠的神经元在放电时发出光。与视觉相关的脑表面区域的神经元发射模式在一个立方毫米的范围内被光学记录——大约是沙粒的大小。在这看似微小的组织量中蕴藏了惊人的复杂性：四公里长的轴突，即神经细胞用于相互沟通的过程，交错在一起形成超过5.24亿个突触，这些突触跨越超过20万个细胞。
为了绘制这些连接，团队连续工作12小时，持续12天，仔细切割和成像超薄的脑组织切片，使用电子显微镜（EM）。重建是下一个最具挑战性的步骤，因为它需要精确地将近28,000张电子显微镜图像缝合在一起，以对齐穿越脑组织体积的连接。接下来是数月的追踪连接工作，使用深度学习算法，然后进行手动和自动的校对。构建和验证了解皮层中的视觉信息处理的深度学习预测模型。总的来说，为创建这个微小地图所收集的数据量达到1.6PB，大约相当于22年连续高清录像的大小。
这些结果正值神经元及其连接的地图日益揭示大脑之谜的时刻。2023年，获得美国国立卫生研究院资助的通过推进创新神经技术的脑研究®计划，或 NIH BRAIN Initiative®，产生了小鼠大脑的第一个完整细胞图谱，包括对3200万多个细胞进行调查的类型和位置。去年，NIH BRAIN Initiative的“Flywire”项目导致了普通果蝇大脑的完整绘图，展示了全脑完整绘制的独特价值。
该项目的资金通过智能高级研究项目活动的皮层网络机械智能（MICrONS）计划和NIH BRAIN Initiative提供。研究结果以10篇论文的形式发表在Nature系列期刊中，代表了来自世界各地150多名科学家进行的超过七年的工作。
