受天文學家探索宇宙的大規模天空調查的啟發，華盛頓州西雅圖的神經科學家們花費了四年時間系統地調查小鼠視覺皮層的神經活動。艾倫腦科學研究所於 7 月 13 日首次釋出資料，提供了一個公開可訪問的、規模和範圍空前的資料集，旨在幫助科學家建模和理解人腦。
該專案是艾倫腦科學研究所於 2012 年宣佈的一項雄心勃勃的十年腦研究計劃的一部分。該計劃旨在詳細編目神經元及其電特性，旨在使人們能夠深入瞭解感知和認知是如何產生的。
為了彙編腦科學觀測站的第一個資料集，研究人員使用一種特殊的顯微鏡來記錄神經元放電時發生的鈣波，在 360 個實驗會話中對 25 只小鼠的活動進行取樣，同時動物們觀看了一系列視覺刺激，例如移動的線條圖案、自然場景影像和短片。到目前為止，該資料集包括視覺皮層 4 個區域的 18,000 個細胞，使其成為同類資料集中規模最大、最全面的資料集之一。該資料集還包括關於每個神經元的位置及其某些遺傳標記的表達資訊。原始資料為 30 太位元組，體積太大，不易共享，但使用者可以下載更易於管理的 processed 資料集，或線上瀏覽。
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紐約冷泉港實驗室的神經科學家安妮·丘奇蘭德說：“這太棒了。據我所知，沒有其他任何工作像這樣觀察瞭如此多的腦區，使用瞭如此多的刺激——而且重要的是，資料也是免費提供的。”
其他實驗室也收集了類似的資料，但規模小得多，動物或神經元數量也少得多。由於物種、技術或檢查的腦區存在差異，這些資訊一直難以合併和比較。而且大多數資料仍掌握在各個實驗室手中。
為了建立異常廣泛的艾倫資料集，100 多名研究人員為實驗的每個階段開發並使用了標準化的裝置和協議。這使他們能夠跨多個動物和會話重複且系統地對相同的神經元群體進行取樣。
現在，艾倫研究所的研究人員計劃在小鼠執行行為任務時監測其活動。科學家們還希望使用更多的記錄技術，並將他們的取樣範圍擴充套件到整個小鼠視覺皮層及其他區域。艾倫研究所所長克里斯托夫·科赫希望，在未來 3-4 年內，該專案將發展成為一個真正的觀測站，研究人員可以請求進行某些實驗——實驗結果將公開提供。
該專案的神經活動圖可能有助於完善大腦中細胞型別的圖景以及它們如何協同工作。最終，艾倫研究所希望其自身的研究人員和其他人能夠使用龐大的資料集來幫助揭示認知背後的基本計算原理。美國政府透過推進創新神經技術（BRAIN）的腦研究計劃也抱有這一崇高目標，該計劃於 2013 年啟動，艾倫研究所是其私人合作伙伴之一。但 BRAIN 計劃主要透過傳統資助來支援個人和小型研究小組，而艾倫研究所則將人員和資金集中在少數大型專案上。它的目標是建立個人實驗室無法生產的公共研究工具。
科赫說，有了全面的神經活動調查，理論家們將能夠設計更準確的大腦功能模型，並找到更好的方法來檢驗現有模型的有效性。但他對未來的挑戰也保持務實的態度。“我們並沒有幻想，現在我們有了所有這些資料，解決方案就會突然出現，”科赫說。
艾倫腦科學觀測站的影響將在一定程度上取決於神經科學領域是否接受這項公共研究的實驗。早期的反應表明，研究人員渴望參與。丘奇蘭德說，關於不同視覺區域如何響應刺激的深入資訊可能有助於指導和微調她的實驗。她補充說，這些資料還可以幫助那些無法獲得高度專業化成像裝置的實驗室。
理論家們也期待著深入研究這些資料。“這基本上是一筆意外之財，”康涅狄格州紐黑文市耶魯大學的計算神經科學家史蒂文·朱克說。“這就像有人為世界各地的理論家打開了通往世界上最大的神經科學實驗室的大門，並說，‘進來玩玩我們的資料吧。’”
本文經許可轉載，並於 2016 年 7 月 13 日首次發表。