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绘制大脑神经元3D图谱让“读心术”这种超能力成真

        【每日科技网】

  一直以来,科学家最感兴趣的是大脑究竟是如何实现认知功能。过去,我们仅知道在宏观尺度上不同脑区的联结与认识功能,比如脑核部分掌管人类日常基本生活的处理,脑缘系统负责行动、情绪、记忆处理等功能,大脑皮质则负责人脑较的认知和情绪功能等。

  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连接的分子构架与信号传递,在百微米尺度则表现为大脑皮质功能柱等局域神经回路与信息编码。

  在最近刚成立的东南大学脑科学与智能技术研究院,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。谢维告诉科技日报记者,东南大学已经与美国艾伦脑研究所展开合作,定位脑科学前沿领域、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究院,意在整合各学科优势资源,打通脑科学研究成果和智能技术的壁垒,更好促进产、学、研融合。

  “我们现在做的主要工作,就是将大脑神经元结构数字化,建成一个脑科学大数据库,为生物医学研究提供珍贵的数据资源。”在描述如何绘制大脑神经元3D图谱时,东南大学艾伦联合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,如果使用传统的神经科学研究方法和数据计算分析方式,则无法对大脑进行有效的研究。东南大学今后将利用该校自主研发的传感、采集设备和可视化软件,率先开展脑神经元重建工作。

  “我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,目前已经完成近40个神经元的数字化重建。今后有望使用新技术把效率提高几十倍甚至上百倍。”彭汉川说。

  绘制大脑神经元3D图谱形成的脑科学大数据,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索,以及研究人的情绪变化,提供科学分析。

  在东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室,一位研究人员头戴连着各种线的奇怪帽子,他正在测试多模态社会情绪评测系统。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,收集人的情感变化,实时判断人的情绪,大屏幕上会根据情绪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,可以让‘读心术’的超能力成真。

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