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想知道大脑如何运作?先画一张脑数字图谱

2018-06-20 01:29:00来源:北京赛车门户网

  戴上VR眼镜,双手各持一个手柄,眼前就会呈现出一个百转千回的大脑神经元三维图像,科学家能够在其中精确地描画一个个神经元的走向、形态,为大脑神经元绘制出一张数字图谱。

  “人脑神经元总量高达860亿个,被称为宇宙中已知最复杂的机体结构,但是人类从事脑研讨已近百年,依然没能搞分明究竟有几种神经元,以及它们的交互关系。”东南大学生命科学研讨院院长谢维说。

  在最近刚成立的东南大学脑科学与智能技术研讨院,科技日报记者看到科研人员正运用可视化软件和VR设备,重建单个脑神经元。

  “脑子里怎样想的”还是个谜

  脑科学研讨不只是当前国际科技前沿的热点范畴,也是了解自然和人类自身的“终极版图”。目前,美国将神经元三维形态和基本类型作为重点研讨范畴,我国“科技创新2030严重项目”也已启动“脑科学与类脑研讨”。

  不时以来,科学家最感兴味的是大脑究竟是如何完成认知功用。过去,咱们仅知道在宏观尺度上不同脑区的联合与认识功用,比如脑核部分掌管人类日常基本生活的处置,脑缘系统担任行动、心情、记忆处置等功用,大脑皮质则担任人脑较高级的认知和心情功用等。

  但是,微观尺度的大脑工作机制则要复杂得多。比如在微纳米表现为突触衔接的分子构架与信号传送,在百微米尺度则表现为大脑皮质功用柱等局域神经回路与信息编码。

  谢维通知科技日报记者,东南大学曾经与美国艾伦脑研讨所展开协作,定位脑科学前沿范畴、为全世界提供脑科学大数据资源。此次成立的东南大学脑科学与智能技术研讨院,意在整合各学科优势资源,打通脑科学研讨成果和智能技术的壁垒,更好促进产、学、研融合。

  让“读心术”这种超才干成真

  “咱们往常做的主要工作,就是将大脑神经元结构数字化,建成一个脑科学大数据库,为生物医学研讨提供宝贵的数据资源。”在描画如何绘制大脑神经元3D图谱时,东南大学艾伦分离中心主任彭汉川形容为“海量大数据,高度复杂性”。

  面对数百亿神经元和海量数据,假如运用传统的神经科学研讨办法和数据计算剖析方式,则无法对大脑中止有效的研讨。东南大学今后将应用该校自主研发的传感、采集设备和可视化软件,率先展开脑神经元重建工作。

  “咱们这套人工智能软件算法效率很高,3—4天就绘制一个脑神经元的数字图谱,目前曾经完成近40个神经元的数字化重建。今后有望运用新技术把效率进步几十倍以至上百倍。”彭汉川说。

  绘制大脑神经元3D图谱构成的脑科学大数据,将为儿童认知障碍、大脑疾病的干预治疗、青少年脑智发育的规律探求,以及研讨人的心情变化,提供科学剖析。

  在东南大学儿童展开与学习科学教育部重点实验室,一位研讨人员头戴连着各种线的奇特帽子,他正在测试多模态社会心情评测系统。受试人员的皮肤、心率、呼吸、脑电信号等被实时监测。系统会基于脑电帽、近红外、心电波、表情传感器等,搜集人的情感变化,实时判别人的心情,大屏幕上会依据心情变化跳出笑脸或哭脸。

  “有了脑科学大数据资源,再用一个‘脑电帽’传感器,能够让‘读心术’的超才干成真。”实验室主任郑文化引见说,这套系统曾经在南京脑科医院试用,它能够自动剖析出人的心情调理才干、同感才干,目前已对100多例儿童孤独症、自闭症中止早期筛查评测。(记者 张 晔)