看看我们美丽又缺少＂自知之明＂的大脑

从"认识你自己"到脑图谱时代

早在古希腊哲学的源头，德尔斐阿波罗神庙的门楣上便镌刻着“认识你自己”（Gnothi Seauton）的箴言。苏格拉底将此视为哲学的起点，强调反思与自省的重要性。此后，柏拉图、亚里士多德等哲人从伦理、灵魂、理性等多个维度对“人”展开了系统探索。

一直到18世纪德国伟大哲学家，当代哲学的之父康德Immanuel Kant （1724－1804），才在人类认识的历史上第一次系统地把人自身当做认识的主体，同时也当作认识的客体。比如，康德详细论述了人类认识客体的＂先验＂工具，如"时间"和"空间"的概念。康德的现象学理论发展到今日已经成为著名的后现象学的双向建构理论。也就是说，人在建构外部世界的同时，也在建构自己内部的，即理性认知和人类知识的建构，也包括了精神和心理的内部世界的建构。

从康德出发，哲学界围绕“主体性”的问题逐渐演化出多条思想路径：黑格尔认为人的主体通过历史辩证过程实现“绝对精神”的自我展开；尼采反叛理性中心，提出人的“权力意志”；弗洛伊德揭示人的潜意识和欲望的深层结构；皮亚杰则用人类儿童认知发展研究建构了“发生认识论”；海德格尔将人的存在定义为“此在”，强调时间性与生存经验；福柯、拉康与德里达等则通过人的语言、权力、结构等视角批判理性主体的稳定性与独立性。总之, 几百年来，哲学家们对人类主体和主体性，以及人的理性、思维、意志、精神，潜意识和下意识等方方面面进行了大量的探索和研究。

现代科学的发展到今天，人类的科学技术和知识的积累已经达到了新的高度，而作为认识的工具，新的科学技术，理论概念，方法论和手段也都大大的成熟了。依赖于现代科学技术的发展和成熟，尤其是生物学、生物医学、遗传生物学、生物工程、脑科学、人类基因工程等大量的边缘交叉科学领域，包括了最新的人工智能研究工具和方法, 人类对自身、对大脑的认识，才得以由少到多、由浅入深、由片面趋于全面，虽仍未完全揭示真相，但始终处于持续推进的动态过程中。2025年初始，我们走到了一个新的历史路口，全球科学界迎来两项突破性成果: 

其一，由FlyWire国际合作组织绘制的果蝇全脑图谱，包括139,255个神经元及其连接，是首个完整“能看能动”生物的神经全景图, 发表于《Nature》期刊。研究人员将一只雌性果蝇大脑切成7000片，每片只有40纳米, 提取了14万神经元的形状和神经元之间的50000个连接，还对果蝇大脑8000多种细胞类型进行的分类。研究人员认为, "如果我们想了解大脑是如何工作的，我们就需要从机制上了解所有神经元是如何组合在一起让你思考的。对于大多数大脑来说，我们还不知道这些网络是如何运作的"。

其二，由哈佛大学与谷歌公司研究团队联合绘制的人脑部分图谱，展现了一块仅1立方毫米人脑组织中高达5.7万个神经元、1.5亿个突触及近9英寸长的血管网络。这是目前最高分辨率的人类神经系统图像，发表于《Science》期刊，并开放在线浏览。这一米粒大小的人脑切片仅是整个成人大脑的百万分之一。成人大脑包含约1700亿个细胞，其中神经元约860亿。这些研究成果，虽然仍只是冰山一角，却预示着我们开始触及长期笼罩在主体性哲学语境下的人类“自我之谜”的物质边界和科学领域。以下就是美国媒体有关这两个最新研究结果的报道摘要。

科学家首次绘制出果蝇大脑的全脑图

美国媒体4月13日报道，科学家首次绘制出果蝇大脑的全脑图。这项具有里程碑意义的成就是由一个名为 “FlyWire Consortium ”的大型国际科学家合作完成的，其中包括来自 MRC 分子生物学实验室（位于英国剑桥）、普林斯顿大学、佛蒙特大学和剑桥大学的研究人员。果蝇大脑中约 100 个运动神经元的 3D 效果图。这些神经元控制着果蝇的口腔部位。颜色与它们投射的神经相对应。该研究成果发表在《自然》（Nature）杂志上的两篇论文中。

这幅绘制了成年果蝇大脑中全部 139,255 个神经元的图谱，是第一幅能行走和看东西的动物的全脑图谱。此前的研究已经完成了更小的大脑的全脑图解，例如，果蝇幼虫的大脑有3016个神经元，线虫的大脑有302个神经元。果蝇视觉系统中 7.5 万个神经元的 3D 效果图。研究人员表示，整个果蝇大脑图谱是完成更大大脑的关键第一步。由于果蝇是一种常见的研究工具，它的大脑图谱可以用来推进我们对神经回路工作原理的理解。

来自英国皇家研究理事会分子生物学实验室和剑桥大学的杰弗里斯博士是这项研究的共同负责人之一，他说："如果我们想了解大脑是如何工作的，我们就需要从机制上了解所有神经元是如何组合在一起让你思考的。对于大多数大脑来说，我们还不知道这些网络是如何运作的。"果蝇能做各种复杂的事情，比如行走、飞行、导航，雄蝇还能唱歌给雌蝇听。大脑线路图是理解我们感兴趣的一切事物的第一步--我们是如何控制自己的行动、接听电话或认出朋友的。

普林斯顿大学的 Mala Murthy 博士是这项研究的共同领导者之一，她说："我们已经向所有研究人员开放并免费提供了整个数据库。我们希望这对试图更好地了解健康大脑如何工作的神经科学家来说将是一次变革。"未来，我们希望有可能比较当我们的大脑出现问题时会发生什么，例如精神健康状况。

科学家们发现，这张地图上的线路与之前绘制出部分果蝇大脑的小规模工作之间有很大的相似之处。研究人员由此得出结论：单个大脑之间的线路有很多相似之处--每个大脑都不是雪花一样的独特结构。在将他们绘制的大脑示意图与以前绘制的大脑小区域示意图进行比较时，研究人员还发现，约有0.5%的神经元存在发育变异，这可能会导致神经元之间的连接线路错误。研究人员说，这将是未来研究的一个重要领域，以了解这些变化是否与个性或脑部疾病有关。

整个果蝇大脑不到1毫米宽。研究人员首先将一只雌蝇的大脑切成七千片，每片只有40纳米厚，这些切片之前在项目共同负责人博克（Davi Bock）的实验室里用高分辨率电子显微镜扫描过。分析超过100兆兆字节的图像数据（相当于100台普通笔记本电脑的存储量），以提取约14万个神经元的形状和它们之间的5000万个连接，这对人类来说是一个巨大的挑战，无法手动完成。

研究人员利用普林斯顿大学开发的人工智能来识别和绘制神经元及其相互之间的连接。然而，人工智能在这种规模的数据集中仍然会出现许多错误。由全球超过 76 个实验室的团队、287 名研究人员以及公众志愿者组成的 FlyWire 联合会花费了大约 33 人年的时间，对所有数据进行了艰苦的校对。普林斯顿大学的Seung 博士是这项研究的共同领导者之一，他说："人工智能计算技术的进步使得绘制整个大脑图成为可能--手动重建整个线路图是不可能的。这展示了人工智能如何推动神经科学向前发展。蝇脑是我们重建整个小鼠大脑线路图道路上的一个里程碑。

研究人员还对布线图上的许多细节进行了注释，例如对整个果蝇大脑的 8000 多种细胞类型进行了分类。这也让研究人员能够选择大脑中的特定系统进行进一步研究，比如参与视觉或运动的神经元。杰弗里斯博士补充说：“要开始对大脑进行数字模拟，我们不仅需要了解大脑的结构，还需要知道神经元是如何发挥相互开启和关闭的功能的。”"利用我们的数据，其他科学家已经开始尝试模拟果蝇大脑如何对外界做出反应。这是一个重要的开端，但我们还需要收集许多不同种类的数据，才能制作出可靠的大脑功能模拟。

佛蒙特大学的博克（Davi Bock）教授是这项研究的共同领导者之一，他说："电子显微镜数据的超精细性带来了自身的挑战，尤其是在规模上。这个团队编写了复杂的软件算法，以识别所有细节中的细胞结构和连接模式。"我们现在可以绘制精确的突触水平图，并利用这些图更好地理解全脑尺度的细胞类型和电路结构。这将不可避免地加深对神经系统如何处理、存储和调用信息的理解。我认为，这种方法为今后在苍蝇和其他物种中分析全脑连接组指明了方向。

这项研究是利用雌蝇的大脑进行的。由于雄蝇和雌蝇大脑的神经元结构存在差异，研究人员计划将来也对雄蝇大脑进行表征。

谷歌人工智能绘制3D人类大脑部分切片区域图谱

媒体4月16日报道, 由哈佛大学和谷歌公司的研究人员绘制的这幅突破性的人类大脑的一小片区域地图, 显示了大约5.7万个神经元、9英寸（约合230毫米）长的血管和1.5亿个突触，即神经元之间的连接点以及它们与其他细胞形成的错综复杂的网络。地图揭示了 “神秘而美丽 ”的人类大脑切片。 哈佛大学分子和细胞生物学教利奇曼博士是这个长达 10 年的项目负责人。

人脑是一个非常复杂的器官，有大约1700亿个细胞，其中包括860亿个神经元。这幅图描绘的是一小块大脑，体积约为1立方毫米，比一粒米还小。而整个成人大脑的体积要大一百万倍。研究人员以前曾利用磁共振成像（MRI）技术窥探过毫米级的大脑。最近，先进的显微镜技术揭示了更小范围内的细节，增进了我们对大脑内部运作的了解。现在，利希特曼和他的同事利用这些显微镜方法和AI系统，从一块纳米级（或百万分之一毫米）的大脑中绘制出了一幅三维地图。这展现了科学家们所能达到的最高分辨率的器官图像。《科学》（Science）杂志介绍了由此绘制的细胞图谱，科学家们也可以在线浏览。

这块大脑碎片取自一名45岁的女性，她曾接受脑部手术治疗癫痫。医生从她大脑最外层的大脑皮层取出了这块碎片。在用防腐剂固定样本后，研究人员用重金属对其进行染色，以帮助他们观察细胞。然后，他们将组织嵌入树脂中，切成5000多片，每片厚度约为30纳米。研究小组用高速电子显微镜扫描了每一片切片，这种显微镜使用多束电子照亮样本中的细胞。然后，他们将显微镜数据发送到谷歌，利用人工智能进行进一步分析。谷歌的研究人员利用机器学习模型在不同的显微图像中识别出相同的物体，然后为所有图像中的每个物体创建三维渲染图。然后，他们以电子方式将这些渲染图拼接在一起，以三维方式重建整个样本。最终的三维地图包含了1.4PB（100万GB）的庞大数据。

这个项目产生的数据量之大、复杂程度之高，要求谷歌有能力开发出最先进的机器学习和人工智能算法来重建三维连接组。科学家们绘制的详细地图包含了几个惊喜。例如，他们发现一些神经元的传出线（或称轴突）缠绕成结，形成轮状，Jain 称其为 “神秘而美丽”。研究小组还发现了神经元之间的罕见连接，其中单个轴突与多达 50 个突触相连。研究小组说，任何两个人的脑组织样本看起来都不太可能完全一样，部分原因是大脑的接线方式取决于个人的经历。

研究小组的下一个目标是绘制小鼠的整个大脑，其大小将是这个人脑样本的 500 倍。他们将从海马区开始，这是学习和记忆的关键区域。利希特曼说："我们已经开始了这项雄心勃勃的任务。

Reference Link: 

新高端研究揭示：你的脑袋像啥?
https://blog.wenxuecity.com/myblog/75697/202011/26541.html

First Map of Every Neuron in An Adult Brain
https://www.msn.com/en-us/news/technology/first-map-of-every-neuron-in-an-adult-brain

Nature: Original Article Abstract
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07686-5

MSN: New 3D Map Charted with Google AI 
https://www.msn.com/en-us/news/technology/new-3d-map-charted-with-google-ai-reveals-mysterious-but-beautiful-slice-of-human-brain/ar-BB1mAYm5?ocid=msedgntp&pc=U531&cvid=bdd40c0d5e884bbb8ba37cbd6f8c6551&ei=162