Science：首次构建出人脑细胞结构数字图谱---Julich-Brain

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Science：首次构建出人脑细胞结构数字图谱---Julich-Brain
; J! z( a* J2 c0 q) L4 x* Q$ P来源：本站原创 2020-08-01 07:01% N7 v7 `0 P. [* J& g% ?
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2020年8月1日讯/生物谷BIOON/---Julich-Brain是第一个人脑三维图谱的名称，它以微观分辨率反映了大脑结构的变化。该图谱有近250个结构不同的区域，每个区域都是基于对10个大脑的分析。24000多张极薄的大脑切片由专家们进行数字化处理、三维组装和绘制图谱。作为欧洲人脑计划（European Human Brain Project）的EBRAINS研究基础设施的一部分，该图谱作为一个接口，以空间精确的方式连接关于大脑的信息。由Katrin Amunts博士领导的一个研究小组在Science期刊上发表了这个新型大脑图谱，论文标题为“Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture”。
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图片来自 Forschungszentrum Juelich / Katrin Amunts。
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4 I  n# w$ R0 {. o2 P在显微镜下，可以看到人脑的结构并不统一，而是被划分为清晰可辨的区域。这些区域在神经细胞的分布和密度以及功能上都有所不同。借助于Julich-Brain，这个研究小组如今提出了最全面的大脑细胞结构数字图谱，并通过EBRAINS研究基础设施向全世界提供。
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Amunts说，“一方面，这个数字大脑图谱将有助于更准确地解读神经影像学研究的结果，比如对患者的神经影像学研究。另一方面，它正在成为大脑'谷歌地球'的基础--这是因为细胞水平是连接关于大脑非常不同方面的数据的最佳接口。”
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8 ~0 C' G6 m+ j# W: {7 F- M大脑“谷歌地球”
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通过这种方式，这些研究人员为这个人脑计划做出了重大贡献。Amunts 说，“我们和这个项目的许多合作伙伴一起，正在把EBRAINS建设成新的、高科技的神经科学研究基础设施。”: f. m+ s; l. C1 D: D) Z  L

7 }3 v/ |( b. ?+ [对这个三维图谱的研究工作已经进行了25多年。数十名专家多年来利用图像分析和数学算法对大脑组织切片进行评估，并确定了大脑不同区域之间的边界，这些区域的长度加起来有近2000米。7 h2 p4 T2 }, }- W% }% L4 P6 }' M

0 c" I+ A5 c5 u: U, j! O大脑各个区域的差异
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这个大脑图谱显示，大脑不同区域之间存在差异，比如，在大小和位置方面就存在不同。因此，Julich-Brain将各个区域的位置和形状以概率图的形式显示出来。这些研究人员发现，与语言有关的布罗卡区（Broca region）存在着特别大的差异。相比之下，初级视觉区域则显得更加统一。
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作为EBRAINS的一部分，Julich-Brain人脑图谱是将结构和功能结合起来的起点。该图谱已经在帮助将基因表达、连接性和功能活动的数据联系起来，以更好地理解大脑功能和疾病发生机制。“EBRAINS还使得我们能够利用这些图谱进行模拟，或者应用人工智能来探索大脑区域之间的分工。由此产生的海量数据利用EBRAINS计算平台进行处理。”这种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，其中包括Julich超级计算中心（JSC）。
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数字脑科学
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0 K% g* z' |  y9 zAmunts说，“看到大脑研究和数字技术的结合取得了如此大的进展，真是令人兴奋。这些研究成果中的大多数汇集在Julich-Brain人脑图谱和EBRAINS中。它们帮助我们和世界各地越来越多的科学家们更好地理解大脑的复杂结构，并共同揭示事物之间的联系。”（生物谷 Bioon.com）
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参考资料：9 b5 h' C& S0 I( L  d
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1.Katrin Amunts et al. Julich-Brain: A 3D probabilistic atlas of the human brain’s cytoarchitecture. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb4588.7 z3 U1 r! S! ^7 V$ H" o6 y6 U/ _1 \0 g2 T
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/07/29/science.abb4588
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