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美国艾伦脑科学研究所联合哈佛医学院（HMS）和弗兰德斯神经电子学研究所（NERF）组成的国际团队，在《自然》杂志发表了迄今最大规模的脑皮层神经元连接网络研究成果，系统揭示了脑网络组织的关键结构因素。

脑皮层作为高级信息处理的核心区域，其神经网络拥有数百万连接。理解这些复杂网络对于揭示大脑工作机制至关重要。研究团队以小鼠视觉皮层为模型，首先识别目标神经元，随后采用超薄脑切片技术，利用电子显微镜拍摄上百万幅纳米级图像，重建三维结构，追踪每个神经元及其突触连接。

数据分析带来了多项突破性发现。最重要的是，研究首次获得了直接结构证据：执行相似任务的神经元之间更容易形成连接，且连接数量显著增多。这一结果为神经网络的模块化组织提供了解剖学基础，支持了以往的理论假设。

NERF首席研究员温森特·博宁指出：“我们首次获得了皮层网络模块化结构的解剖证据，证明神经元之间存在支持特定功能连接的结构基础。我们的技术能够揭示神经回路的组织原则，下一步将探索皮层连接的基本图案，作为大脑网络功能的结构单元。”

该脑网络计划启动于近十年前。艾伦脑科学研究所高级研究员克雷·雷德表示，这一成果是项目的重要里程碑。团队利用高通量技术，建立了多个关于脑活动和连接的大型数据库，数据规模和细节均达到前所未有的水平，为理解脑结构与功能关系提供了坚实基础。

研究数据即将公开共享。论文第一作者、哈佛医学院神经生物学博士李韦忠（音译）强调：“虽然这只是整个研究的一个里程碑，但也是新的起点。我们已拥有探索脑回路、神经元及网络计算关系的工具，有望实现大脑的逆向工程。”

此次成果绘制了迄今最大的大脑细胞连接图谱——来自小鼠视觉皮层的约200个神经元及1300个突触连接。研究人员通过电子显微镜拍摄与尘螨大小相近的组织块，追踪纺锤形突触投射，并采用数字化方法将切片堆叠缝合为三维地图。结果显示：对类似视觉刺激（如垂直或水平线条）反应的神经元更易互相连接，为理解脑皮层功能分区和信息处理机制提供了新线索。

未来，随着小鼠及人类脑组织网络绘制的自动化和规模化，研究人员希望进一步揭示大脑结构如何支持人类的理解、记忆、思考与感觉能力。

（徐徐）《中国科学报》