[科技日报 ]世界最大全脑神经元三维数据库建成

  科技日报南京9月15日电(金凤)神经元作为大脑的基础组成单元 , 对研究大脑的结构和功能至关重要 。 以往 , 受神经元标注和成像技术的局限 , 得到的图像有较高的噪声和不均匀的信号 。 9月15日 , 在东南大学举办的2019神经元重建及应用国际研讨会中 , 科技日报采访人员获悉 , 东南大学脑科学与智能技术研究院及东南大学-艾伦研究所脑数据联合中心 , 近日开发了一套基于VR和AI技术的开源精准数据标注系统TeraVR , 在全脑水平上重建出目前世界最大、最精确的神经元三维结构 , 数据量世界第一 。

  想获取神经元形态 , 通常需要做大脑细胞的稀疏标注、全脑成像、脑图像可视化、神经元形态重建等 。 其中 , 脑图像的可视化与神经元形态重建是整个流程中的瓶颈 。 东南大学脑科学与智能研究院客座教授王宜敏介绍 , 一个完整的小鼠全脑图像通常占据数十个Terabytes , 猴脑的全脑图像更是达到Petabytes量级 。 同时 , 脑神经元极为复杂的拓扑结构也进一步增加了形态重建的难度 。

  “针对这些挑战 , 我们基于虚拟现实及人工智能技术 , 设计并研发了一套开源的半自动化全脑神经元重建系统TeraVR , 能高效精确的从超大规模脑显微图像数据中 , 产生大量全脑神经元形态结构 。 ”王宜敏介绍 , 科研人员用高分辨率显微镜为小鼠大脑切片拍照 , 再将小鼠大脑中的神经元结构提取出来 , 制作成精准的三维图像 。 利用沉浸式的双目立体成像 , 就可以更方便的观察大脑结构 , 并从中分析出高度复杂的神经元树突及轴突的三维投射路径 。

  王宜敏表示 , “系统显微图像的分辨率精度能达到0.1—0.2微米 , 而且可以识别一些通用软件中存在的重建缺失、过度重建、拓扑错误等问题 。 ”他说 , 目前该系统已经重建了1000多个完整的神经元结构 , 数据量全球第一 。

  “对于大脑神经元结构的了解 , 可以为诸如帕金森症、阿兹海默症、渐冻症等神经退行性疾病的诊断治疗 , 提供参考 。 ”王宜敏说 。


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