數據量世界第一 全腦神經元三維數據庫建成

神經元作為大腦的基礎組成單元，對研究大腦的結構和功能至關重要。以往，受神經元標注和成像技術的局限，得到的圖像有較高的噪聲和不均勻的信號。9月15日，在東南大學舉辦的2019神經元重建及應用國際研討會中，科技日報記者獲悉，東南大學腦科學與智慧技術研究院及東南大學-艾倫研究所腦數據聯合中心，近日開發了一套基於VR和AI技術的開源精準數據標注系統TeraVR，在全腦水準上重建出目前世界最大、最精確的神經元三維結構，數據量世界第一。

想獲取神經元形態，通常需要做大腦細胞的稀疏標注、全腦成像、腦圖像可視化、神經元形態重建等。其中，腦圖像的可視化與神經元形態重建是整個流程中的瓶頸。東南大學腦科學與智慧研究院客座教授王宜敏介紹，一個完整的小鼠全腦圖像通常佔據數十個Terabytes，猴腦的全腦圖像更是達到Petabytes量級。同時，腦神經元極為複雜的拓撲結構也進一步增加了形態重建的難度。

“針對這些挑戰，我們基於虛擬現實及人工智能技術，設計並研發了一套開源的半自動化全腦神經元重建系統TeraVR，能高效精確的從超大規模腦顯微圖像數據中，産生大量全腦神經元形態結構。”王宜敏介紹，科研人員用高解析度顯微鏡為小鼠大腦切片拍照，再將小鼠大腦中的神經元結構提取出來，製作成精準的三維圖像。利用沉浸式的雙目立體成像，就可以更方便的觀察大腦結構，並從中分析出高度複雜的神經元樹突及軸突的三維投射路徑。

王宜敏表示，“系統顯微圖像的解析度精度能達到0.1—0.2微米，而且可以識別一些通用軟體中存在的重建缺失、過度重建、拓撲錯誤等問題。”他説，目前該系統已經重建了1000多個完整的神經元結構，數據量全球第一。

“對於大腦神經元結構的了解，可以為諸如帕金森症、阿茲海默症、漸凍症等神經退行性疾病的診斷治療，提供參考。”王宜敏説。（金鳳）