2020年8月1日訊/
生物谷BIOON/---Julich-Brain是第一個人腦三維圖譜的名稱，它以微觀解析度反映了大腦結構的變化。該圖譜有近250個結構不同的區域，每個區域都是基於對10個大腦的分析。24000多張極薄的大腦切片由專家們進行數位化處理、三維組裝和繪製圖譜。作為歐洲人腦計劃（European Human Brain Project）的EBRAINS研究基礎設施的一部分，該圖譜作為一個接口，以空間精確的方式連接關於大腦的信息。由Katrin Amunts博士領導的一個研究小組在Science期刊上發表了這個新型大腦圖譜，論文標題為「Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture」。
圖片來自 Forschungszentrum Juelich / Katrin Amunts。
在顯微鏡下，可以看到人腦的結構並不統一，而是被劃分為清晰可辨的區域。這些區域在神經細胞的分布和密度以及功能上都有所不同。藉助於Julich-Brain，這個研究小組如今提出了最全面的大腦細胞結構數字圖譜，並通過EBRAINS研究基礎設施向全世界提供。
Amunts說，「一方面，這個數字大腦圖譜將有助於更準確地解讀神經影像學研究的結果，比如對患者的神經影像學研究。另一方面，它正在成為大腦'谷歌地球'的基礎--這是因為細胞水平是連接關於大腦非常不同方面的數據的最佳接口。」
大腦「谷歌地球」通過這種方式，這些研究人員為這個人腦計劃做出了重大貢獻。Amunts 說，「我們和這個項目的許多合作夥伴一起，正在把EBRAINS建設成新的、高科技的神經科學研究基礎設施。」
對這個三維圖譜的研究工作已經進行了25多年。數十名專家多年來利用圖像分析和數學算法對大腦組織切片進行評估，並確定了大腦不同區域之間的邊界，這些區域的長度加起來有近2000米。
大腦各個區域的差異這個大腦圖譜顯示，大腦不同區域之間存在差異，比如，在大小和位置方面就存在不同。因此，Julich-Brain將各個區域的位置和形狀以概率圖的形式顯示出來。這些研究人員發現，與語言有關的布羅卡區（Broca region）存在著特別大的差異。相比之下，初級視覺區域則顯得更加統一。
作為EBRAINS的一部分，Julich-Brain人腦圖譜是將結構和功能結合起來的起點。該圖譜已經在幫助將基因表達、連接性和功能活動的數據聯繫起來，以更好地理解大腦功能和疾病發生機制。「EBRAINS還使得我們能夠利用這些圖譜進行模擬，或者應用人工智慧來探索大腦區域之間的分工。由此產生的海量數據利用EBRAINS計算平臺進行處理。」這種計算能力來自新的歐洲超級計算網絡FENIX，該網絡由五個領先的高性能計算中心組成，其中包括Julich超級計算中心（JSC）。
數字腦科學Amunts說，「看到大腦研究和數位技術的結合取得了如此大的進展，真是令人興奮。這些研究成果中的大多數匯集在Julich-Brain人腦圖譜和EBRAINS中。它們幫助我們和世界各地越來越多的科學家們更好地理解大腦的複雜結構，並共同揭示事物之間的聯繫。」（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Katrin Amunts et al. Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb4588.