即便是大腦中最簡單的神經(jīng)元網(wǎng)絡也是由數(shù)百萬的連接所構成，探究這些龐大的網(wǎng)絡對了解大腦的運作機制至關重要。

　　由艾倫腦科學研究所、哈佛醫(yī)學院和Flanders神經(jīng)電子學研究中心(NERF)的R. Clay Reid、Wei Chung Allen Lee和Vincent Bonin領導的一個國際小組，發(fā)布了迄今為止最大的大腦皮層神經(jīng)元連接網(wǎng)絡，揭示出了有關大腦中網(wǎng)絡組織機制的幾個關鍵要素。他們的研究結果發(fā)布在3月28日的《自然》（Nature）雜志上。

　　艾倫腦科學研究所資深研究員R. Clay Reid博士說：“這是近十年前啟動的一個研究項目的一次高潮。大腦網(wǎng)絡太大、太復雜無法零碎地了解，因此我們利用了一些高通量技術來收集大腦活動和大腦布線的龐大數(shù)據(jù)集。我們發(fā)現(xiàn)這一努力是絕對值得的，我們正在了解有關大腦網(wǎng)絡結構及最終大腦結構如何與功能關聯(lián)的豐富信息。”

　　論文的主要作者、哈佛醫(yī)學院神經(jīng)生物學講師Wei-Chung Lee博士說：“盡管這項研究是研究工作實質性章節(jié)中一個具有里程碑意義的時刻，這僅僅是個開始。通過發(fā)現(xiàn)回路布線和神經(jīng)元網(wǎng)絡計算之間的關系，我們現(xiàn)在擁有了一些工具來著手對大腦實施逆向工程。”

　　Flanders神經(jīng)電子學研究中心項目負責人Vincent Bonin說：“數(shù)十年來，研究人員一直在孤立地研究大腦活動和布線。我們所取得的成果就是以前所未有的細節(jié)為這兩個領域架起橋梁，將神經(jīng)電活動與它們彼此之間的納米級突觸連接聯(lián)系起來。”

　　Lee補充說：“我們已在大腦皮層網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)了模塊結構的首批解剖學證據(jù)，以及神經(jīng)元間功能特異性連接的結構基礎。我們采用的方法使得我們能夠定義神經(jīng)回路的組織原理。我們現(xiàn)正在做好了準備去發(fā)現(xiàn)大腦皮質連接模體（motif），它們有可能是大腦皮層網(wǎng)絡功能的基本構件。”

　　Lee和Bonin首先在小鼠視覺皮層中鑒別了響應特殊視覺刺激，例如屏幕上的豎條或橫條的神經(jīng)元。Lee隨后制作了超薄腦切片，捕獲了這些目標細胞和突觸數(shù)百萬張詳細的圖像，隨后進行了三維重建。美國兩海岸的注釋者團隊同時通過一些3D圖像追蹤了單個神經(jīng)元，并定位了單個神經(jīng)元之間的連接。

　　分析這些豐富的數(shù)據(jù)生成了一些結果，包括第一個直接的結構證據(jù)支持這一觀點：完成相似任務的神經(jīng)元比執(zhí)行不同任務的神經(jīng)元更有可能彼此連接。并且，盡管與執(zhí)行完全不同功能的許多其他神經(jīng)元纏結在一起，這些連接更大。

　　Reid 說：這項研究獨特的組成部分是結合了功能成像和詳細的顯微鏡學。這些微觀數(shù)據(jù)達到了前所未有的規(guī)模和細節(jié)。我們通過首先了解了特定神經(jīng)元的功能獲得了一些非常強大的知識，隨后觀察了它是如何連接完成相似或不同工作的神經(jīng)元的。”

　　Reid說：這就像一個樂手隨機就坐的交響樂團。如果你只聽附近的一些音樂家，這沒有意義。通過聽每一個人，你將會理解音樂；它實際變得更加簡單了。如果隨后你去問詢每個音樂家都聽誰的，或許你甚至可以搞清楚他們是如何創(chuàng)作音樂的。這里沒有指揮，因此管弦樂團需要進行溝通。