这项科学成果由美国艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）联手贝勒医学院（Baylor College of Medicine）及普林斯顿大学（Princeton University），动员150名科学家、历时近十年完成，相关研究已于4月9日发表在《自然》（Nature）期刊。图:翻摄自 pexels

根据美国《有线电视新闻网》( CNN)报导，科学家近日成功绘制出有史以来最精细的哺乳动物大脑三维结构图，研究使用的鼠脑样本小如一粒沙，但这块仅一立方毫米的脑组织内，竟蕴藏了惊人的8万4千个神经元、5亿多个突触（synapses）与3.4英里（约5.4公里）长的神经连结，堪称“脑神经的宇宙地图”。

这项突破性成果由美国艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）联手贝勒医学院（Baylor College of Medicine）及普林斯顿大学（Princeton University），动员150名科学家、历时近十年完成，相关研究已于4月9日发表在《自然》（Nature）期刊。

“我们看到的不只是数据，而是令人敬畏的大脑之美，”艾伦研究所副主任柯尔曼博士（Dr. Forrest Collman）在一段影片中说道，“这种细节与尺度的壮观，令人想起仰望遥远星系时的震撼。”

这幅“鼠脑地图”仅占整个鼠脑体积的1/500，但其数据量惊人，累积达1.6 PB（拍字节），相当于连续播放22年 HD画质影片。该资料已由“皮层网络机器智能计划（MICrONS）”全面公开。

研究人员首先在小鼠清醒、视觉活跃状态下，以特殊显微技术，记录其视觉皮质中1立方毫米脑区的神经活动。为让鼠脑“高度刺激”，研究团队让小鼠边跑步边观看包括《骇客任务》、《疯狂麦斯》等10秒电影片段，甚至还有极限运动 YouTube影片。

之后，研究人员在鼠只安乐死后，将这块脑组织切成超过2.8万层薄片，每层仅为人类发丝厚度的1/400，接着逐层拍摄影像，重建出完整的3D结构。艾伦研究所指出，这段切片作业连续进行12天12夜，研究团队轮班不眠不休，“一旦失误，就得全部重来”。

最后，普林斯顿大学运用人工智能与机器学习，进行神经元分割（segmentation）与标记，让每条神经纤维都能被独立观察。这项AI建模仍由人工进行审核与校正，确保准确性。

“这是一场大脑科学的数位革命。”普林斯顿大学神经科学教授徐赛巴斯蒂安（Dr. Sebastian Seung）表示，以往需整个博士论文才能完成的资料，现在只要敲几个键、几秒钟就能搜寻查阅，为脑科学研究打开崭新局面。

这份被科学界称为“连结组图谱”（connectome）的成果，首次展示大脑内特定区域的运作方式，并揭示不同类型细胞之间如何协作，未来此技术有望推进人工智能、神经医学与脑疾病研究等领域。