之江實(shí)驗室發(fā)表研究成果 用計算模型理解大腦視覺機(jī)制
中新網(wǎng)杭州6月9日電 (錢晨菲)9日,記者從位于杭州的之江實(shí)驗室獲悉,該實(shí)驗室混合增強(qiáng)智能研究中心研究團(tuán)隊通過開發(fā)計算模型,將小鼠初級視覺皮層中的離體細(xì)胞和在體細(xì)胞關(guān)聯(lián)起來,從而成功將在體細(xì)胞類型以及功能進(jìn)行匹配,揭示大腦視覺機(jī)制。
相關(guān)研究成果Associations between in vitro, in vivo and in silico cell classes in mouse primary visual cortex在線刊發(fā)在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上。論文第一作者和共同通訊作者為之江實(shí)驗室混合增強(qiáng)智能研究中心研究專家魏依娜。
在大腦皮層中存在著大量神經(jīng)細(xì)胞,它們是大腦的主要功能單位。魏依娜的研究,就聚焦于大腦視覺皮層中的視神經(jīng)細(xì)胞。“在離體實(shí)驗中,神經(jīng)細(xì)胞可以通過外形、電流反應(yīng)以及從它們基因組中讀取的基因來進(jìn)行分類,但卻無法了解它們在生物體內(nèi)的功能。”
魏依娜介紹,“當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞還在生物體內(nèi)時,就又無法像離體實(shí)驗?zāi)菢觼碜R別細(xì)胞身份,我們?nèi)鄙儆行Х椒▽⒓?xì)胞類型和功能對應(yīng)起來?!?/p>
“是否能用計算模型來解決問題?”長期從事醫(yī)工信融合研究的魏依娜判斷,智能計算可以與生物實(shí)驗結(jié)合,成為打開大腦運(yùn)行機(jī)制“黑盒”的鑰匙。
在這項最新的研究中,團(tuán)隊首先在小鼠大腦視覺皮層植入高密度多通道電極Neuropixels,獲取記錄了大量在體神經(jīng)細(xì)胞的電脈沖信號,并根據(jù)脈沖信號的特征對神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行分類?!巴瑫r,我們根據(jù)小鼠視覺皮層的離體神經(jīng)細(xì)胞數(shù)據(jù)構(gòu)建了最復(fù)雜最逼真的單細(xì)胞計算模型,這些模型可以捕捉神經(jīng)元活動發(fā)出的電信號形狀、時間和速度等信息。這可以讓我們在單細(xì)胞層面復(fù)制腦活動?!蔽阂滥日f,“我們利用這些模型成功找到離體細(xì)胞類型和在體細(xì)胞分類的關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞身份和功能的匹配?!?/p>
通過運(yùn)用光遺傳學(xué)技術(shù)對小鼠體內(nèi)的特定神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行刺激,研究團(tuán)隊進(jìn)一步驗證了計算模型的結(jié)果。這項研究展現(xiàn)了計算模型、數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗設(shè)計結(jié)合起來的強(qiáng)大科研能力,數(shù)字孿生大腦等一批腦科學(xué)和類腦智能研究項目將因此受益。
“我們的研究越深入,就越意識到大腦神經(jīng)活動有多么復(fù)雜。希望我們這次的研究成果能夠成為一扇窗戶,為后來者研究大腦機(jī)理、啟發(fā)類腦智能、研發(fā)腦疾病診治等提供新的解決思路?!蔽阂滥日f。(完)
版權(quán)聲明:凡注明“來源:中國西藏網(wǎng)”或“中國西藏網(wǎng)文”的所有作品,版權(quán)歸高原(北京)文化傳播有限公司。任何媒體轉(zhuǎn)載、摘編、引用,須注明來源中國西藏網(wǎng)和署著作者名,否則將追究相關(guān)法律責(zé)任。
- 1-5月中國汽車產(chǎn)銷同比均增長11.1%
- 中國官方擬發(fā)布新規(guī) 有序推進(jìn)基金投資顧問業(yè)務(wù)
- 湖北加快建設(shè)區(qū)塊鏈創(chuàng)新發(fā)展集聚區(qū)
- (經(jīng)濟(jì)觀察)高度逼真、手段多樣,AI詐騙如何防?
- 引領(lǐng)低碳生活新時尚 寧波開放大學(xué)刷新校地協(xié)作模式
- 廣鐵大幅提升端午假期運(yùn)力滿足旅客出行需求
- 今年前5月中國水利建設(shè)完成投資較去年同期增長32.1%
- 高考統(tǒng)一用筆不好用?供應(yīng)商和品牌都曾多次中標(biāo)
- 天津市全面啟動首次林草種質(zhì)資源普查與收集工作
- 北京打造世界文化遺產(chǎn)整體群落 推進(jìn)文明對話