编码中心
欢迎来稿
当前位置首页 > 科技新闻 > 正文

想知道大脑如何运作?先画一张脑数字图谱

2018-06-07 10:23 来源:科技日报

  戴上VR眼镜,双手各持一个手柄,眼前就会呈现出一个百转千回的大脑神经元三维图像,科学家可以在其中准确地描绘一个个神经元的走向、形态,为大脑神经元绘制出一张数字图谱。

  “人脑神经元总量高达860亿个,被称为宇宙中已知最复杂的机体构造,然而人类从事脑研究已近百年,仍然没能搞清楚究竟有多少种神经元,以及它们的交互关系。”东南大学生命科学研究院院长谢维说。

  在最近刚成立的东南大学脑科学与智能技术研究院,科技日报记者看到科研人员正运用可视化软件和VR设备,重建单个脑神经元。

  “脑子里怎么想的”还是个谜

  脑科学研究不仅是当前国际科技前沿的热点领域,也是理解自然和人类本身的“终极疆域”。目前,美国将神经元三维形态和基本类型作为重点研究领域,我国“科技创新2030重大项目”也已启动“脑科学与类脑研究”。

  一直以来,科学家最感兴趣的是大脑究竟是如何实现认知功能。过去,我们仅知道在宏观尺度上不同脑区的联结与认识功能,比如脑核部分掌管人类日常基本生活的处理,脑缘系统负责行动、情绪、记忆处理等功能,大脑皮质则负责人脑较高级的认知和情绪功能等。

  但是,微观尺度的大脑工作机制则要复杂得多。比如在微纳米表现为突触连接的分子构架与信号传递,在百微米尺度则表现为大脑皮质功能柱等局域神经回路与信息编码。

  谢维告诉科技日报记者,东南大学已经与美国艾伦脑研究所展开合作,定位脑科学前沿领域、为全世界提供脑科学大数据资源。此次成立的东南大学脑科学与智能技术研究院,意在整合各学科优势资源,打通脑科学研究成果和智能技术的壁垒,更好促进产、学、研融合。

  让“读心术”这种超能力成真

  “我们现在做的主要工作,就是将大脑神经元结构数字化,建成一个脑科学大数据库,为生物医学研究提供珍贵的数据资源。”在描述如何绘制大脑神经元3D图谱时,东南大学艾伦联合中心主任彭汉川形容为“海量大数据,高度复杂性”。

  面对数百亿神经元和海量数据,如果使用传统的神经科学研究方法和数据计算分析方式,则无法对大脑进行有效的研究。东南大学今后将利用该校自主研发的传感、采集设备和可视化软件,率先开展脑神经元重建工作。

  “我们这套人工智能软件算法效率很高,3—4天就绘制一个脑神经元的数字图谱,目前已经完成近40个神经元的数字化重建。今后有望使用新技术把效率提高几十倍甚至上百倍。”彭汉川说。

  绘制大脑神经元3D图谱形成的脑科学大数据,将为儿童认知障碍、大脑疾病的干预治疗、青少年脑智发育的规律探索,以及研究人的情绪变化,提供科学分析。

  在东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室,一位研究人员头戴连着各种线的奇怪帽子,他正在测试多模态社会情绪评测系统。受试人员的皮肤、心率、呼吸、脑电信号等被实时监测。系统会基于脑电帽、近红外、心电波、表情传感器等,收集人的情感变化,实时判断人的情绪,大屏幕上会根据情绪变化跳出笑脸或哭脸。

  “有了脑科学大数据资源,再用一个‘脑电帽’传感器,可以让‘读心术’的超能力成真。”实验室主任郑文明介绍说,这套系统已经在南京脑科医院试用,它可以自动分析出人的情绪调节能力、同感能力,目前已对100多例儿童孤独症、自闭症进行早期筛查评测。

(责任编辑:王蔚)

热点推荐

SpaceX今年第7次发射  共向国际空间站运2.63吨物资

SpaceX今年第7次发射 共向国际空间站运2.63吨物资

据国外媒体报道,美国当地时间4月2日,SpaceX已成...

携手世界 为破解人类科学难题贡献中国智慧

携手世界 为破解人类科学难题贡献中国智慧

在蔚蓝的大海中,国际大洋钻探计划正在钻探地球的...

苹果允许用户彻底删除ID 重隐私者得天下

苹果允许用户彻底删除ID 重隐私者得天下

北京时间3月30日,据彭博社报道,苹果公司表示将在...

eSIM时代,运营商的末日还是新生

eSIM时代,运营商的末日还是新生

自近日中国联通宣布在国内首发Apple Watch Series ...

首枚会变色的“心脏芯片”问世

首枚会变色的“心脏芯片”问世

东南大学生物医学工程学院生物电子学国家重点实验...

“科学”号调查麦哲伦海山

“科学”号调查麦哲伦海山

海山是世界海洋生物多样性研究的热点地区。在国家...

别了,“天宫” 你是永远的“一号”

别了,“天宫” 你是永远的“一号”

2011年9月29日,你乘坐长征二号F运载火箭离我们而...