计算、理论与前沿神经科学
连接组
连接组是一张完整的神经系统接线图:它标出每一个神经元,并画出它们彼此之间的每一处连接。可以把它想象成一座城市的道路地图,只不过这里连接的不是把一栋栋建筑相连的街道,而是一个个被称为突触的微小接点——神经细胞就在突触处把信号传给下一个细胞。一张完整的连接组不仅告诉你哪两个神经元彼此交流,还精确地指出究竟是哪个细胞伸向哪个细胞,于是整团错综的脑内布线,就变成了真正可以追踪、可以读懂的东西。
研究者绘制连接组的办法,是把神经组织切成薄如晶片的切片,在高倍显微镜下逐张拍摄,再顺着每一条神经纤维在一张张图像间穿行,把这些连接重新拼接还原。这是一项极其浩大的工作,因为哪怕一个很小的脑,也容纳着数量庞大的细胞,以及多得多的细胞间连接;即便有计算机帮忙,标绘整个脑也可能耗时数年。迄今为止,完整的连接组只为一些小型生物绘制出来,例如一种线虫和果蝇;而小鼠、人类等更大脑的图谱,仍然只是局部的。
之所以付出这一切辛劳,是因为布线塑造行为。知道哪个神经元连向哪个神经元,科学家就能精确地追问:一个环路是如何产生视觉、记忆或运动的,并通过单独开启或关闭某个细胞来检验这些想法。连接组本身并不能解释一个脑是如何思考的,正如一张道路地图并不能解释交通状况;但它是其他解释赖以建立的根基,也是理解人类心智的一个长远目标。
connectome(连接组)一词呼应着 genome(基因组):正如基因组是一个生物全部基因的完整清单,连接组所追求的,是它全部神经连接的完整清单。
又称
另见