利用高通量工具重构神经网络的新框架

传统的基于透射电子显微镜(TEMs)图像的大脑测绘方法可能需要几十年才能拼凑起来。在本周的开放获取期刊《公共科学图书馆·生物学》上，犹他大学和科罗拉多大学博尔德分校的研究团队报告了将大大加快高速“彩色”超结构大脑测绘过程的技术进展。该技术的进步包括用于构建和查看从传统tem获取的tb级图像的软件。犹他大学莫兰眼科中心研究主任罗伯特·马克(Robert Marc)说:“我们的目标是建立一个电子显微镜的全球网络，为大批大脑网络分析师提供可通过网络访问的图像。”“这改变了构建大脑地图的竞争环境，从少数专业实验室到全球生物学家的桌面。”

由科罗拉多大学博尔德分校3D电子显微镜中心开发的新型自动化工具，每周可捕获25000张TEM图像。与此同时，犹他大学的科学计算与成像研究所开发了一种软件，可以自动将数千张图像合并成千兆字节级的马赛克，并将这些马赛克对齐成千兆字节级的卷。最后，莫兰眼科中心的团队开发了TEM兼容的分子探针和分类软件，用分子特征标记每个细胞，创建了“彩色”TEM成像。

该研究通过探索正常哺乳动物视网膜中的神经元网络和视网膜变性的遗传模型，验证了自动化算法、分子标记和成像工作流程。作者还详细介绍了一个在大视网膜体积中绘制所有连接的项目。40万张图片中的92%已经完成，预计将在4月中旬完成。首席作者詹姆斯·安德森解释说:“这项技术让神经科学领域为健康的神经组织构建电路蓝图。我们可以将病变组织与这些蓝图进行比较，以了解它们如何重新连接大脑，并使用它们来评估其他方法无法检测到的治疗效果。”

该框架克服了之前大规模TEM的障碍，并通过兼容web的查看器实现了公共可视化。这是一种探索创伤性脑损伤、神经退行性疾病和癫痫的新方法。它还使基因模型的筛选变得切实可行。通过将这些工具与先进的图像处理相结合，TEM所能探索的问题可能只会受到生物学家想象力的限制。

http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pbio.1000074