人脑仍然是人体中最神秘的器官之一。然而，一项在小鼠大脑上测试并由包括哈佛大学、麻省理工学院和波士顿大学在内的一组研究人员开发出的成像技术，可能会让他们离理解人脑的复杂性更近一步。他们的研究结果已于昨天发表在《Cell》杂志上。
该方法将使科学家能够以纳米尺度观察大脑精美的分层三维结构，并使用不同的颜色来分离和区分细胞类型。他们首先通过组合大脑结构的电子显微镜 (EM) 图像来创建小鼠树突的三维结构。然后，他们使用 VAST（一项由本研究的合著者在哈佛大学开发的注释工具）实现了颜色区分，该工具允许用户手动为 EM 图像添加颜色。这是 VAST 首次用于创建大脑的彩色图像。
这项研究的目的仅仅是观察通过将大脑解剖成不同颜色部分所能学到的东西。但展望未来，研究人员认为这项工具可以用于观察神经系统疾病在大脑中实际的样子，以及人脑与其他动物的大脑有何不同，以及个体之间的大脑有何不同。
为了了解该应用是否真的有效，研究人员选择可视化小鼠新皮质的一部分——这是大脑接收来自小鼠触须的感官信息区域，小鼠触须比人类指尖更敏感。他们首先拍摄了该结构的大量 EM 图像，然后将它们组合起来，接着使用 VAST 为各个结构和细胞类型分配不同的颜色，从而使他们能够单独查看每种类型以及它们如何组合形成大脑结构。在下面的视频中，他们使用颜色协调来重建围绕两个树突的结构——树突是神经元的树状分支，负责接收来自其他神经元的感官信息。最初显示的是这些物体在大脑中出现时的样子。然后，它们按类别（轴突、树突或神经胶质）排序，然后根据功能类型进一步排序——轴突和树突为兴奋性或抑制性，在适用时按神经胶质细胞的类型排序。
“大脑的复杂性远远超出了我们的想象，”波士顿大学医学院助理教授、该研究的首席作者 Narayanan Kasthuri 在新闻稿中说。
以下是彩色协调的大脑结构在 .gif 格式下的分解。
然而，尽管成品很美观，但该技术是否会被真正采用仍悬而未决。在测试过程中，研究人员发现构成大脑的大量神经连接带来了巨大的挑战——作者在研究中得出结论，这让他们质疑最终产品是否物有所值。他们写道，他们的努力“暴露了试图理解大脑的神经科学家所面临问题的巨大规模。”他们还使用了小鼠的大脑，并指出人脑具有更高的神经复杂性。但尽管大脑的复杂性如此之高，近乎不可能理解，他们仍然充满希望：“在连接组学的初创领域，在结果变得乏味之前，没有理由停止这样做。”
