计算、理论与前沿神经科学

连接组学

连接组学是绘制大脑完整接线图的科学——标出每一个神经细胞(神经元)以及它与其他细胞建立的每一条连接。可以把大脑想象成一座庞大的城市,神经元是其中的建筑,它们之间的连接就是道路、电话线和电缆。连接组学力图画出这套基础设施的完整地图,连最细小的巷子都不放过,好让我们看清每个部分究竟如何与其他部分对话。

绘制这样一张地图难度惊人。单个人脑约有860亿个神经元,每个神经元又能通过称为突触的微小接点连接到成千上万个其他神经元,连接总数高达数万亿条。为了追踪它们,科学家把脑组织切成比头发还薄的薄片,用强大的电子显微镜逐片拍照,再用计算机把图像拼接成三维模型,靠人工或人工智能逐根追踪每一条线路。迄今为止,只有少数小生物被完整绘制过——一种拥有302个神经元的线虫,以及一只果蝇的大脑——而完整的人类连接组仍是遥远的目标。

为什么要费这番功夫?人们希望,记忆、个性与思想真正栖身之处不仅在于神经细胞本身,更在于这些连接的模式。一张完整的接线图或许能揭示健康大脑如何运算,以及在自闭症、精神分裂症或阿尔茨海默病等病症中这套接线如何出错,从而为研究者提供一张用于诊断和修复的电路图。

这张完整的地图本身称为连接组;连接组学则是用来构建和研究它的领域及方法。

又称
connectome mappingneural wiring diagram脑连接图谱腦連接圖譜