哈佛大學和Google研究院發布了一項令人震驚的深入研究人類大腦的成果，在罌粟種子大小的腦組織樣本中繪製了數千個細胞和數百萬個突觸的圖譜。這項工作繪製了一些令人驚嘆的圖像，標誌著向科學界最大的挑戰之一邁出了重要一步。

說人腦是世界上最複雜的東西也許不誇張。在你的頭顱中，大約有860 億個神經元通過100 萬億個突觸相互連接，從這個由培根脂肪組成的糾纏不清的網絡中，以某種方式產生了你的全部存在–所有的思想、情緒、希望、尷尬的記憶、最喜歡的食物，以及你在無人注意時會做的怪事。

極具諷刺意味的是，人類大腦是如此的複雜，以至於它幾乎不可能真正理解自己，儘管它的處理能力很強。但這並沒有阻止科學家團隊試圖建立一個完整的人腦線路圖，即”連接組”。

哈佛大學和Google公司的研究人員繪製了一張全面的三維地圖，幾乎囊括了人類腦組織一小部分內的每一個神經元Google研究院和Lichtman 實驗室（哈佛大學）。渲染：D. Berger（哈佛大學）

現在，來自哈佛大學和Google研究院的一個團隊取得了重大突破，公佈了有史以來最大的人腦神經連接資料集。或者說，至少其中的一小塊–這個樣本的大小只有1 立方毫米，或者說只有一顆罌粟種子那麼大。但在這個空間裡，卻包含了令人難以置信的5.7 萬個神經元、230 毫米的血管和1.5 億個突觸。

光是繪製這一小塊大腦就產生了驚人的1.4 PB（140 萬GB）數據。讓我們用一些回溯式的數學計算來解釋這個數字–一張標準的雙層藍光光碟可以容納50 GB 的資料。這意味著，僅映射大腦產生的這一小塊數據，就相當於映射28,000 張藍光光碟。如何將這堆資料視覺化呢？每個藍光光碟盒的厚度為13 毫米（0.5 英寸），如果把它們全部疊起來，就有364 米（1194 英尺）高–或者說，比站在埃菲爾鐵塔頂上的自由女神像還要高。這一切只是為了繪製一顆罌粟種子。

如果我們真的想把這個問題反過來說，據估計，人腦–我們所知密度最高的資料儲存媒體–的資料儲存容量為2.5 PB。這意味著，大腦在裝載了描述自身僅一立方毫米半的資料後，就會耗盡空間。繪製完整的人腦地圖估計需要1 艾字節（EB）的數據，這相當於歐洲核子研究中心的大型強子對撞機資料中心的規模。

興奮神經元的特寫影像，每個神經元的核心寬約15 至30 微米Google研究院和Lichtman 實驗室（哈佛大學）。渲染：D. Berger（哈佛大學）

我們可能很難理解這樣的數字，所以欣賞這些數據的最佳方法就是看令人驚嘆的地圖本身。研究人員根據樣本中神經元的大小和類型對其進行了顏色編碼，這樣繪製出的圖像看起來就像茂密的森林。這裡捕捉到的大腦區域是負責語意記憶的前顳葉的一部分。這意味著在這裡看到的叢林中呼嘯而過的電訊號包含了這個人對物體、單字、事實和其他人的知識。

讓人匪夷所思的是，就在此時此刻，你看到的這些神經元正在你自己的大腦中發生著反應，它們試圖讓第一次看到自己的自己變得更有意義。

除了顯示神經元之間的連接是多麼令人難以置信之外，這些圖像還揭示了其他一些意想不到的景象。有些神經元群似乎成對出現，原因不明。還有一些神經元顯示出研究小組所說的”軸突輪”，神經元的長絲部分會以一種前所未見的方式形成環狀堆積。研究人員說，這可能是癲癇的未知症狀，因為樣本取自癲癇的病人，也可能只是健康腦組織中罕見的現象。

可以看到藍色的軸突輪，形成奇特的環狀結構，有時會”坐”在其他神經元的表面上

當然，這個樣本只是向繪製整個人類大腦的最終目標邁出的一小步，但毋庸置疑，我們離這個目標還有很長的路要走。到目前為止，研究人員已經從完整的蠕蟲大腦到半個果蠅大腦，再到現在的這一小部分人類大腦，下一階段將研究小鼠。

這項研究發表在《科學》雜誌。研究人員在下面的影片中解釋了這項工作。