[S18_Brain] Post#3 資工系 403261235 潘昱嘉

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Connectome

神經元: 人腦中,神經細胞約有860億個。可分成細胞體和神經突兩部分。神經突又分樹突和軸突兩種。

Connectome: comprehensive map of neural connections in the brain

 

1986年畫出秀麗隱桿線蟲的 Connectome 花了12年的時間

秀麗隱桿線蟲有300個神經元和7000個連結,而人類有1000億個神經元和神經元數量一萬倍的連結。想要繪製出人類的 Connectome 完全是不可能的挑戰。

 

神經元像一棵樹

就像你盤子裡的一條義大利麵碰觸其他義大利麵

一個神經元可以用他的分支與其他神經元連結

人腦所有神經元的樹突長達幾百萬公里

 

https://www.youtube.com/watch?v=HA7GwKXfJB0&t=4m50s

https://www.youtube.com/watch?v=HA7GwKXfJB0&t=7m35s

 

神經元就像是樹

-> 可以長出新的樹枝或是失去一些老枝幹

-> 突觸可以被創造也可以被淘汰

-> 突觸可以長大 也可以變小

 

連結體隨著時間改變

-> 神經活動可以改變這些連結

-> 你的經驗可以改變連結體

 

每個人的連結體都是獨一無二 (先天 + 後天),或許只是想一想都能夠改變你的連結體。以河流為例,神經活動是一直在進行的,就像河水 永不停息。大腦的神經組織則決定了這些神經活動的方向。Connectome 就像是河床,神經活動就是河水,河床決定了河水的方向,同時河水也同時改變著河床的方向。

 

能夠預測回憶時所重放的神經活動模式的話,或許就有機會能夠讀取出人類腦中的記憶。

 

訊號、電位訊號、化學信號在突觸間傳遞 -> 產生神經活動 -> 產生想法、感覺、感知、思考經驗

如果 Connectome 決定了所有記憶、個性、和思維方式,那麼就可以驗證“I am my connectome” 這個假設。

如果 “I am my connectome ” 這個假設是正確的,那麼一個人的 Connectome 被破壞就表示著一個人的死亡。

Connectome 的結構會在死後逐漸崩壞,就算可以在人死後把身體跟大腦冰存起來,但是 Connectome 在人死的時候就會開始被破壞,冰凍大腦也會對大腦造成破壞。就算未來科技可以復活人體,只要你的 Connectome 被破壞的話,你的心智就無法被復活了,所以我們需要完美保存大腦的方法。

 

Nectome

這間公司的目標:

-> preserve your brain well enough to keep all its memories intact

-> digitize your preserved brain and use that information to recreate your mind

 

Nectome 的技術重點在於能夠透過 vitrifixation 這項技術,將腦袋精密的保存起來,變成類似玻璃雕塑一樣能保存數年甚至千年不壞。目前能夠成功保存兔腦,其完整程度連神經突觸都能在電子顯微鏡下一覽無遺。

 

Vitrifixation(Aldehyde-Stabilized Cryopreservation) = Fixation + Vitrification

-> Fixation: 利用 glutaraldehyde 來防腐

-> Vitrification: 利用 Ethylene glycol 來避免低溫保存時產生冰晶

 

這項技術有個缺點,在人體還沒死透之前就開始進行防腐處理,畢竟一旦停止供氧腦袋就會受損,也無法完整保存了。

目前有在招募志願者,只需要一萬美金就可以享受這項"服務",並且可以隨時反悔退款。歡迎大家踴躍報名唷!

 

果蠅的大腦圖譜

清華大學教授江安世的團隊對果蠅嗅覺腦圖譜的研究結果,發表於頂級生命科學期刊《細胞》上,除了描繪果蠅的神經系統, 這項成就有著更深遠的意義:揭開人類大腦的秘密。

 

為甚麼選擇果蠅?

  1. 它的大腦夠“簡單”,大約只有 13 萬顆腦細胞,是以目前的技術,有可能在數年內完成全腦神經元的連結圖譜
  2. 它的大腦夠“複雜”,可以表現出許多可對應於高等動物的複雜行為,例如學習、記憶、睡眠、求偶
  3. 果蠅研究具有最完整的基因研究工具,可以操弄特定的基因或是單一神經元,推知各個基因與神經元在大腦運作中的角色。
  4. 生命週期短

 

神經元數量:

果蠅幼蟲1萬 成蟲10萬 VS 人類 860~1000億

距離能夠人類大腦圖譜被繪製出來還很遙遠。

 

資料來源

Connectome

  1. 神經元 - 維基百科
  2. Connectome - Wikipedia
  3. Sebastian Seung: I am my connectome

關於 Vitrifixation 的論文

  1. https://www.nature.com/articles/mp201792
  2. https://www.nature.com/articles/s41467-017-01285-x

Nectome

  1. https://nectome.com
  2. https://www.inside.com.tw/2018/03/14/a-startup-is-pitching-a-mind-uploading-service
  3. Aldehyde-stabilized cryopreservation

果蠅

  1. http://technews.tw/2015/05/13/flycircuit-taiwan/
  2. http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=1031