令人难以置信的人脑3D线路图：就像一个连接起来的微小世界

说人脑是世界上最复杂的东西也许并不夸张。在你的头颅中，大约有 860 亿个神经元通过 100 万亿个突触相互连接，从这个由培根脂肪组成的纠缠不清的网络中，以某种方式产生了你的全部存在--所有的思想、情感、希望、尴尬的记忆、最喜欢的食物，以及你在无人注意时做的怪事。

极具讽刺意味的是，人类大脑是如此的复杂，以至于它几乎不可能真正理解自己，尽管它的处理能力很强。但这并没有阻止科学家团队试图建立一个完整的人脑线路图，即"连接组"。

哈佛大学和Google公司的研究人员绘制了一张全面的三维地图，几乎囊括了人类脑组织一小部分内的每一个神经元 Google研究院和 Lichtman 实验室（哈佛大学）。渲染：D. Berger（哈佛大学）

现在，来自哈佛大学和Google研究院的一个团队取得了重大突破，公布了有史以来最大的人脑神经连接数据集。或者说，至少是其中的一小块--这个样本的大小只有 1 立方毫米，或者说只有一颗罂粟种子那么大。但在这个空间里，却包含了令人难以置信的 5.7 万个神经元、230 毫米的血管和 1.5 亿个突触。

仅绘制这一小块大脑就产生了惊人的 1.4 PB（140 万 GB）数据。让我们用一些回溯式的数学计算来解释这个数字--一张标准的双层蓝光光盘可以容纳 50 GB 的数据。这意味着，仅映射大脑产生的这一小块数据，就相当于映射 28,000 张蓝光光盘。如何将这堆数据可视化呢？每个蓝光光盘盒的厚度为 13 毫米（0.5 英寸），如果把它们全部叠起来，就有 364 米（1194 英尺）高--或者说，比站在埃菲尔铁塔顶上的自由女神像还要高。这一切只是为了绘制一颗罂粟种子。

如果我们真的想把这个问题反过来说，据估计，人脑--我们所知密度最高的数据存储介质--的数据存储容量为 2.5 PB。这意味着，大脑在装载了描述自身仅一立方毫米半的数据后，就会耗尽空间。绘制完整的人脑地图估计需要 1 艾字节（EB）的数据，这相当于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机数据中心的规模。

兴奋神经元的特写图像，每个神经元的核心宽约 15 至 30 微米Google研究院和 Lichtman 实验室（哈佛大学）。渲染：D. Berger（哈佛大学）

我们可能很难理解这样的数字，所以欣赏这些数据的最好方法就是看令人惊叹的地图本身。研究人员根据样本中神经元的大小和类型对其进行了颜色编码，这样绘制出的图像看起来就像茂密的森林。这里捕捉到的大脑区域是负责语义记忆的前颞叶的一部分。这意味着在这里看到的丛林中呼啸而过的电信号包含了这个人对物体、单词、事实和其他人的知识。

让人匪夷所思的是，就在此时此刻，你看到的这些神经元正在你自己的大脑中发生着反应，它们试图让第一次看到自己的自己变得更有意义。

除了显示神经元之间的连接是多么令人难以置信之外，这些图像还揭示了其他一些意想不到的景象。一些神经元群似乎成对出现，原因不明。还有一些神经元显示出研究小组所说的"轴突轮"，神经元的长丝部分会以一种前所未见的方式形成环状堆积。研究人员说，这可能是癫痫的一种未知症状，因为样本取自患有癫痫的病人，也可能只是健康脑组织中罕见的现象。

可以看到蓝色的轴突轮，形成奇特的环状结构，有时会"坐"在其他神经元的表面上

当然，这个样本只是向绘制整个人类大脑的最终目标迈出的一小步，但毋庸置疑，我们离这个目标还有很长的路要走。到目前为止，研究人员已经从完整的蠕虫大脑到半个果蝇大脑，再到现在的这一小部分人类大脑，下一阶段将研究小鼠。

这项研究发表在《科学》杂志上。研究人员在下面的视频中解释了这项工作。