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来源：DeepTech深科技
“Gapr 作为新一代的大规模协作型单神经元重构系统的开发，为神经科学领域研究提供了重要的工具，让人们能够更深入、全面地探究神经元奥秘，有助于勾勒出规模更加庞大且复杂的神经连接网络。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经所）严军研究员表示。
日前，他和团队打造出一款名为 Gapr 的神经元协作重构平台。
其能高效地处理 TB/PB 级别的数据，并能重构出大量的神经元，这让 Gapr 在大规模重构哺乳动物大脑的单神经元投射图谱和连接组方面具有重要的应用前景。
作为一款先进的单神经元重构系统，Gapr 在绘制全脑介观神经联结图谱上展现出巨大潜力，为绘制灵长类、尤其是人类大脑的单神经元投射图谱提供了重要的基础。
同时，由于许多脑部疾病都与神经联结的改变有关，因此 Gapr 也适用于研究疾病模型动物的大脑连接组变化。
如火如荼的脑科学研究，亟需一款神经元协作重构平台
据了解，人脑中存在大约一千亿个的神经元，这些神经元形态各异。其中，神经元轴突结构在信息传输中发挥着关键作用。
单神经元投射谱，指的是单个神经元轴突在整个大脑范围内的完整形态。要想揭示大脑结构的组织规律，就需要重构大量的单神经元投射谱，而这必须依赖于亚微米分辨率的全脑成像数据。
小鼠全脑成像数据的体积达到 TB 量级，而猕猴的则接近 PB（1000TB）量级。因此，采用传统手工重构神经元的方法不仅工作量大，而且过程十分复杂和耗时。
因此，如何在庞大的数据中，高效、准确地重构大量单神经元投射谱，成为全脑介观神经联结图谱研究面临的主要挑战。
同时，当前全球脑科学计划正在迅速推进，由此产生了大量全脑图像数据，因此迫切需要进行神经元的标注工作。在这种背景之下，神经元协作重构平台的开发迫在眉睫。
苟凌峰是第一作者，严军担任通讯作者 [1]。
严军表示：“我们探索大脑奥秘的终极目标是绘制人脑的联结图谱并揭示其中的规律。”
Gapr 创新性地整合了基于深度学习的全自动重构、多用户同时参与协同校对、高效响应用户需求的图像数据处理等多种功能，从而能够大幅提升神经元重构的效率。
原则上，Gapr 能处理任意大的光学成像数据。因此，接下来该团队主要有两个重点研究方向：
其一，大规模、深入地使用 Gapr 来绘制灵长类动物（包括人类）的大脑中单个神经元的连接图谱。
通过这一努力，他们希望在对灵长类大脑的理解上取得重大突破，为神经科学领域的研究提供更丰富、更准确的数据支持。
其二，将从全脑介观尺度的连接组中提取得到的神经连接结构规律，与生物学相关的功能紧密结合起来，从多个维度系统地、精细地解析大脑的工作原理。
预计这将为人类揭示大脑的神秘运作方式提供重要的理论依据和实践指导。
“如今，神经元全脑重构从 FNT 时代跃入了 Gapr 时代，相信 Gapr 在全脑介观神经联结图谱的研究中必将大放异彩。”严军最后表示。
1.Gou, L., Wang, Y., Gao, L.et al. Gapr for large-scale collaborative single-neuron reconstruction. Nat Methods (2024). https://doi.org/10.1038/s41592-024-02345-z
运营/排版：何晨龙
