蓝色大脑解决了一个百年的神经科学问题

一个由Lida Kanari领导的团队现在报告了一种区分大脑细胞类型的新系统，研究人员说这种算法分类方法将有益于整个神经科学领域。蓝脑创始人亨利·马克拉姆教授说:“近100年来，科学家们一直试图给细胞命名。他们一直在用达尔文描述动物和树木的方式来描述它们。现在，蓝脑项目开发了一种数学算法来客观地分类大脑神经元的形状。这将使大脑中所有细胞的标准化分类法(将细胞分成不同的组)得以发展，这将帮助研究人员以更可靠的方式比较他们的数据。”

研究小组开发了一种算法来区分大脑皮层中最常见的神经元的形状金字塔蛋白细胞。金字塔细胞是独特的树状细胞组成了80%的神经元在大脑皮层中，就像天线一样，从其他神经元中收集信息大脑。基本上，它们是大脑森林中的红杉。当人们感知、行动和感觉时，它们是兴奋的，通过网络发送电活动波。

现代神经科学的父亲RamónyCajal，首先在100年前绘制了金字塔细胞，在显微镜下观察它们。然而到目前为止，科学家们尚未达成吉尔塔马尔神经元类型的共识。解剖学家一直在为过去的世纪分配名称和辩论不同类型的，而神经科学已经无法判断哪种类型的神经元是主观特征的。即使对于可见可区分的神经元，也没有共同的基础以始终如一地定义形态类型。

17种类型的金字塔细胞

从蓝色大脑的研究首次证明了这些金字塔细胞的客观分类可以通过从代数拓扑中应用工具，从数学的分支，研究了从局部限制的形状，连接和全球结构的出现。

蓝色脑并揭开了代数拓扑的使用来解决广泛的神经科学问题，并且通过这项研究，再次展示了其有效性。与Aperden大学Epfl和Ran Levi的Kathryn Hess教授合作，Blue Brain开发了一种客观地对大鼠躯体感染皮层中的17种类型的金字塔细胞进行分类的算法。拓扑分类不需要专家输入，并且被证明是强大的。

大多数神经元的结构类似于一棵复杂的树，有多个分支与其他神经元相连，并通过电信号进行通信。如果我们保留神经元结构中最长(持久)的部分，并分解较小的分支，我们就可以将其树状结构转化为条形码——一个数学对象，可以作为任何机器学习算法的输入，以将神经元分类为不同的组。

脑细胞的“种类”

任何神经元的分类过程都面临一个问题:两个看起来不同的细胞只是一个逐渐变化的差异连续体的一部分(就像不同品种的狗)，还是它们真的是不同的神经元“物种”?换句话说，它们是彼此的离散形态变体还是连续形态变体?这可以通过使用新的拓扑分类来回答，并将脑细胞的不同“种类”分组，每个“品种”都有自己的特点。

卡纳里解释说:“蓝脑计划是用数字方式重建和模拟大脑，这项研究为将所有类型的神经元组合在一起提供了坚实的基础。”通过消除歧义细胞类型，鉴定新细胞形态类型的过程将变得完全自动化。“

这种突破可以使整个神经科学界有益，因为它将提供更复杂的对细胞分类学的理解，以及一种可靠的对比方法。形态学的客观定义是更好地理解大脑基本构建块的重要第一步：它们的结构如何与其功能有关，并且神经元的局部特性如何连接到它们的远程投影。该方法提供了树木的通用描述符，这意味着它可以用于大脑中所有细胞类型的一致描述，包括所有脑区和胶质细胞的神经元。

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