大脑的 3D 彩色图像揭示了其不为人知的细节

人类大脑仍然是人体最神秘的器官之一。然而，哈佛大学、麻省理工学院和波士顿大学的研究人员开发了一种在老鼠大脑上测试的成像技术，可能使他们更接近了解人类大脑的复杂性。他们的研究结果于昨天发表在《细胞》杂志上。

这种方法将使科学家能够在纳米尺度上看到大脑精美的分层 3D 结构，并使用不同的颜色来分离和区分细胞类型。他们首先通过将大脑结构的电子显微镜 (EM) 图像组合在一起来创建小鼠树突的 3D 结构。然后，他们使用 VAST 实现了颜色区分，VAST 是一种注释工具，由本研究的合著者在哈佛大学开发，允许用户手动为 EM 图像添加颜色。这是 VAST 首次用于创建大脑的彩色图像。

这项研究的目的只是看看从观察用不同颜色解剖成各个部分的大脑中可以学到什么。但展望未来，研究人员认为，这一工具可以用来观察神经系统疾病在大脑中究竟是什么样子，人类大脑与其他动物大脑有何不同，以及人类大脑之间的差异。

为了查看该应用程序是否真的有效，研究人员选择可视化小鼠大脑皮层的部分区域——大脑中从小鼠胡须接收感官信息的区域，而胡须比人类的指尖还要敏感。他们首先拍摄结构的 EM 图像，将它们组合起来，然后使用 VAST，他们分配不同的颜色来区分单个结构和细胞类型，使他们能够单独查看每种类型以及它们如何组合在一起形成大脑结构。在下面的视频中，他们使用颜色协调来重建围绕两个树突的结构——树突是神经元的树状分支，从其他神经元接收感官信息。这些物体最初显示为它们在大脑中的样子。然后，它们按类别（轴突、树突或神经胶质）进行分类，然后进一步按功能类型（对轴突和树突有兴奋性或抑制性）进行分类，并在适用时按神经胶质细胞类型进行分类。

波士顿大学医学院助理教授、这项研究的主要作者纳拉亚南·卡斯特里在新闻稿中表示：“大脑的复杂性远远超出我们的想象。”

以下是 .gif 格式的颜色协调大脑结构的分解图：

然而，尽管成品如此精美，但该技术是否能真正投入使用仍悬而未决。在测试过程中，研究人员发现，构成大脑的神经元连接数量之多带来了巨大挑战——作者在研究中得出结论，这让他们质疑成品是否值得使用。他们写道，他们的努力“揭示了试图了解大脑的神经科学家面临的问题的严重性”。他们还使用了老鼠的大脑，并指出人类大脑的神经元复杂性要高得多。但尽管大脑的复杂性几乎不可能理解，他们仍然充满希望：“在连接组学这一新兴领域，没有理由停止研究，直到结果令人厌烦为止。”