《Science》发表EBRAINS人类脑图谱

【字体: 时间:2020年07月31日 来源:

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  由德国Katrin Amunts教授领导团队在著名的《Science》杂志上发表了他们的最新大脑图谱。

  


该图谱以近250个结构不同的区域为特征,每个区域都基于10个人类大脑分析。超过24000个极薄的大脑切片被数字化,组装成3D,并由专家绘制。作为欧洲人脑项目之EBRAINS基础建设的一部分,图谱作为一个接口,以一种精确的空间方式连接关于大脑的不同信息。由德国Katrin Amunts教授领导团队在著名的《Science》杂志上发表了他们的最新大脑图谱。

在显微镜下,可以看到人脑的结构不是均匀的,而是划分为清晰可辨的区域。它们在神经细胞的分布、密度和功能上存在差异。通过Julich-Brain,Katrin Amunts领导的研究人员现在展示了细胞结构最全面的数字地图,并通过EBRAINS研究基础设备为全球提供了这一资源(https://www.humanbrainproject.eu/en/)。

德国Juelich研究中心主任、杜塞尔多夫大学教授Katrin Amunts说:“一方面,数字大脑图谱将有助于更准确地解释神经影像学研究的结果,例如患者。另一方面,它正成为大脑‘谷歌地球’的基础,因为细胞层次是连接大脑不同方面数据的最佳接口。

大脑的谷歌地球

通过这种方式,研究人员为人类大脑项目(HBP)做出了重大贡献,欧盟委员会刚刚批准了1.5亿欧元。“我们正与该项目的许多合作伙伴一道,将EBRAINS打造成神经科学的新型高科技研究基础设施,”该项目的科研负责人Amunts说。

超过四分之一个世纪的研究让神经科学走进3D视角地图。多年来,数十位专家利用图像分析和数学算法对组织切片进行了评估,并确定了大脑区域之间的边界,这些区域共同构成了近2000米的长度。

地区差异很大

地图显示,不同的大脑区域会有所不同,例如在大小和位置上。因此,Julich-Brain将各个区域的位置和形状显示为“概率图”。研究人员发现,与语言有关的Broca地区差异特别大。相比之下,初级视觉区域显得更加均匀。

作为EBRAINS的一部分,Julich-Brain图谱是将结构和功能结合在一起的起点。地图集已经在帮助将有关基因表达、连接和功能活动的数据联系起来,例如,更好地了解大脑功能和疾病的机制。“EBRAINS还使我们能够使用这些地图进行模拟,或者应用人工智能来探索大脑区域之间的分工。由此产生的大量数据通过EBRAINS计算平台进行处理。”计算能力来自新的欧洲超级计算网络FENIX,该网络由五个领先的高性能计算中心组成,包括Julich超级计算中心(JSC)。

数字脑科学

Amunts说:“看到大脑研究和数字技术的结合取得了多大进展,这是令人兴奋的。许多这些发展都集中在Julich-Brain图谱和EBRAINS上。它们帮助我们——以及全世界越来越多的研究人员——更好地理解大脑的复杂组织,共同揭示事物之间的联系。”

(生物通:伍松)

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