現(xiàn)在我們已經(jīng)很難說清“神經(jīng)科學（neuroscience）”是何時何地提出的，醫(yī)學影像的每次成像技術(shù)必然帶來新的發(fā)現(xiàn)，特別是給腦神經(jīng)的研究注入新的方法，不斷解開人腦的奧秘。

不過，由于人腦太復雜、人類認知局限和科學還未達到的高度，一些根源性的問題至今困擾著神經(jīng)科學家。比如，什么決定了人？前麻省理工學院著名神經(jīng)科學家，現(xiàn)普林斯頓大學教授SebastianSeung的觀點是，人是由100億神經(jīng)元連接產(chǎn)生的功能決定的。所以全面了解大腦的神經(jīng)元連接組，我們就可以了解大腦的奧秘。

神經(jīng)科學是當前最火的科研領域之一。歐盟的人腦連接組計劃（12億歐元，共10年）、美國的BRAINInitiative（每年1~3億美元，持續(xù)10年）都在推動一件事情，就是繪制大腦的結(jié)構(gòu)，全面的認識大腦中神經(jīng)元之間的聯(lián)系。大腦中的神經(jīng)元可能多達百億，而每個神經(jīng)元又同時與成百上千個神經(jīng)元形成傳遞信息的連接，也就是突觸，因此，這些計劃是對近百億的神經(jīng)元之間相互連接情況進行全面的研究分析。

如果這個計劃成功，是什么決定了我們是誰、我們的歷史信息或愿望被儲存在哪里、如何解釋自閉癥，精神分裂癥和驚人的天才……這些問題可能都會被解決。

聽上去這些和普羅大眾沒什么關(guān)系，“不都是科學家才能干的事情么”。其實并不是。2012年，上文提到的SebastianSeung教授在MIT他的實驗室中創(chuàng)造了EyeWire??一個讓人人都可以是民間神經(jīng)科學家的3D迷宮游戲，讓你用游戲的方式參與到嚴肅的醫(yī)學研究中。2014年教授去普林斯頓大學任教之后，EyeWire變成了一個獨立的非盈利項目，現(xiàn)在的執(zhí)行總監(jiān)是AmyRobinson。

為什么要創(chuàng)建這個游戲呢？

上文提到神經(jīng)科學非常火。根據(jù)科學家目前的估計，人腦有10^11（10的11次方，下同）個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元通過10^3個突觸與其它神經(jīng)元相互聯(lián)系形成網(wǎng)絡。想一想都知道這個網(wǎng)絡的信息是巨大的。要測量大腦的連接圖譜，目前的研究方法是將大腦切片后再進行顯微鏡成像。以現(xiàn)在實際應用的傳統(tǒng)光學顯微成像數(shù)據(jù)為例，一個小鼠大腦（體積約為人腦的1/1000）的數(shù)據(jù)是750GB。

如果考慮最理想情況，假設能獲得每個像素對應1納米的人腦（體積約1L）的圖像，需要的存儲容量是Google公司目前容量的十萬倍（根據(jù)推測，Google的存儲容量是1.5*10^19byte）。即使能存儲這些數(shù)據(jù)，要分析它們也是很困難的。科學家們目前已經(jīng)獲得了電子顯微鏡下的大腦圖像。但是，看上去一點都不炫酷↓。

圖片中有連通的區(qū)域就是屬于同一個神經(jīng)元，但是對于這樣的照片，機器是很難自動識別其中哪些部分是連通的、哪些是分離的。于是EyeWire就應運而生了，通過普通大眾的智（kǔ）慧（lì）來輔助機器在3D中識別和拼接神經(jīng)元。拼接完成的圖像長這樣，每種顏色都是一個神經(jīng)元，根狀的部分是樹突，膨大的部分是胞體。是不是比上面的那個好多了↓。

那么它是怎么玩兒的？

紐約時報曾經(jīng)對EyeWire進行過報道，他們說這個游戲“類似于用鋼筆在上千張的黑白舊照片里，跟蹤每一條意大利面的軌跡（面里還有肉丸）”。相比起讓神經(jīng)學科學家孤獨地探索，EyeWire顯然更活潑、互動性也更強。

EyeWire像一個3D拼圖，有點類似于《秘密花園》涂色書，3D的那種。玩家需要通過從大型三維顯微圖像數(shù)據(jù)集中分離單個細胞來繪制結(jié)構(gòu)和相應的神經(jīng)元連接。

首先，研究人員給許多大腦切片拍照，再把它們疊在一起，就會得到一個三維圖像。再從上至下把一個分支的交叉部位涂成紅色，再把一整疊照片都進行這樣的處理，就可以重塑這一小段神經(jīng)元分支的三維圖形。把這個圖形重疊形成的三維圖像處理成一本巨大的三維填圖，然后把每一個神經(jīng)元涂成一種顏色，接著從所有圖像中找到神經(jīng)突觸，記錄下任意兩個組成神經(jīng)突觸的神經(jīng)元的顏色。如果我可以對所有圖像進行這樣的處理，那么就能找到整個連接體。

在EyeWire界面上，左側(cè)是玩家需要繪制的神經(jīng)元細胞的一小塊區(qū)域，被稱為Cube，每一個神經(jīng)細胞由大約1000個Cube組成，這些Cube在真實情況下平均只有人類頭發(fā)的寬度，技術(shù)上來說邊長只有4.5微米。右側(cè)是由電子顯微鏡拍攝的橫截面二維圖像，每一個Cube由250張橫截面圖構(gòu)成，玩家所要做的就是通過上下移動橫截面圖，填補出神經(jīng)元的連接，從而最終繪制出左側(cè)的三維神經(jīng)元圖像。玩家可以選擇不同的神經(jīng)細胞，界面上也顯示目前大家正在解決的神經(jīng)細胞和完成進度等等。之后再順著線索，填充片段中神經(jīng)元的活動，新的結(jié)果用淺藍色標記。

EyeWire通過疊加多個玩家對同一個片段的染色結(jié)果，排除錯誤的染色。如果有三個人做出相同染色，這個染色結(jié)果就會被發(fā)給編輯進行最終審核。

游戲在入門時還是有些難度，EyeWire會對一個新手玩家進行5次詳細的引導訓練和5次帶有評分的訓練，之后再讓玩家從易到難進行游戲。

雖然聽起來有點復雜，不過游戲設計的是所有人都可以玩兒。而且正因為普通人很少有神經(jīng)科學的背景，這對他們發(fā)現(xiàn)大腦是如何工作的非常有幫助�！斑^去我們兩個專家不停地畫一星期，才能繪制一幀神經(jīng)細胞活動的畫面，現(xiàn)在可以在一天內(nèi)完成。”EyeWire的游戲設計師MarissaSorek說，把科學變成游戲，帶來效率的顯著提高。

EyeWire和普通游戲一樣，也有積分排名、聊天互動等社交因素，讓玩家的參與感更強，積極性也更高。在EyeWire主頁上，系統(tǒng)會隨機展示已經(jīng)完成的神經(jīng)細胞三維圖像，還會附上玩家的名字。2014年發(fā)布在Nature上的論文，在附錄里面花了6頁篇幅列出了所有貢獻的玩家的ID，也算是種鼓勵。

EyeWire目前只繪制眼睛部分的神經(jīng)細胞，而且繪制的是實驗小鼠的視網(wǎng)膜細胞，和人類的視網(wǎng)膜細胞有很大的相似性。下一步會接入嗅覺神經(jīng)數(shù)據(jù)庫。

EyeWire自推出后，已經(jīng)吸引了來自150個國家超過20萬余名玩家。而且這些玩家除了來自不同的國家，擁有不同的文化背景之外，年齡跨度和受教育程度也非常大。既有受過高等教育的職業(yè)人士，又有普通的游戲玩家，年齡小的甚至有初中生。AmyRobinson在采訪中表示，還不清楚是什么原因吸引了這些玩家，不過他們都正在為科學研究做出貢獻。

通過大量玩家的貢獻，除了繪制出更多完整的神經(jīng)細胞三維圖之外，這一過程也在幫助計算機的人工智能不斷完善。游戲只是這個項目的其中一步，最終人工智能程序會接管這項龐大的工作。

我們知道在諸如阿爾茨海默病和帕金森這類退行性疾病中，神經(jīng)元退化并且死亡。尸體解剖顯示，患者的大腦發(fā)生了顯著的病變。但是對于很多精神類疾病，比如自閉癥或者精神分裂癥等，明確且一致的病理學原理還未發(fā)現(xiàn)。Seung教授認為，這些單獨的神經(jīng)元可能是健康的，但是因為錯誤的連接導致了患者生病。不過，這種“錯誤連接”到目前為止還是假設，因為目前科學描繪神經(jīng)元連接的手段還太原始。所以通過EyeWire，以及相關(guān)的神經(jīng)科學研究，希望能揭開大腦中的直接病因。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.simonabridal.com/gaozhong/610605.html

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