Plomb: le cerveau de la mouche des fruits dans des milliers de ultrafins sections de 40 nm? Afraid, la technologie Google nouvelle IA peut reconstruire le cerveau drosophile complet.
Chi chose 6 Août selon les rapports des médias étrangers, Google vient de publier une nouvelle étude « est rempli avec le réseau d'inondation (réseaux Flood-remplissage) et les méthodes d'ajustement locales (Réalignement local) reconstruction automatique des sections en série de l'imagerie cérébrale drosophile ".
documents Accueil Capture d'écran
L'étude a été Google et Howard Hughes Medical Institute (HHMI), la coopération Université de Cambridge, un total de 16 chercheurs impliqués dans l'étude, l'objectif principal est d'établir un réseau de neurones dans le cerveau complet drosophile afin de comprendre le système nerveux est comment cela fonctionne, et éventuellement dessiner l'image du cerveau humain.
Il est intéressant de noter que ce n'est pas la première fois que les scientifiques du cerveau drosophile tirage complet, Howard Hughes Medical Institute et le MIT (HHMI) en Janvier de cette année a été un succès complet du cerveau drosophile a été imagé et la clarté il a atteint le nanomètre, mais depuis qui est imagée en utilisant un microscope, est encore une des méthodes manuelles.
Une, tranche de cerveau drosophile est divisée en centaines de milliers de 40 nanomètres
Sélectionnez la recherche sur le cerveau drosophile n'est pas au hasard, comme plusieurs co-auteurs du document dans un billet de blog ont souligné, le cerveau et la grenouille (plus de 10 millions de neurones), le cerveau de rat (100 millions de neurones), cerveau de poulpe (cinq milliards de neurones) ou le cerveau humain (100 milliards de neurones) par rapport au cerveau drosophile est relativement faible (100.000 neurones), ce qui les rend plus facile pour l'utiliser comme un circuit complet de l'étude .
Au cours de l'expérience, l'équipe de recherche utilise principalement l'ensemble de données est FAFB, il est une abréviation de « cerveau adulte complet mouche » de. injection de métaux lourds Groupe d'études (métaux lourds) dans les cellules du cerveau et synapses d'une mouche des fruits, afin de marquer le contour de chacun des neurones et leur connexion. Pour produire une image, ils ont frappé environ 7,062 coupes de cerveau avec un faisceau d'électrons, le faisceau d'électrons passe à travers toutes les parties autres que la partie métallique de l'injection.
une reconstruction 3D 40 billions de pixels du cerveau de la mouche des fruits
Drosophila cerveau dessiner un besoin de le diviser en dizaines de milliers de Chen Qian 40 nm ultraminces section, puis imagé avec un microscope électronique à transmission de celui-ci, qui produit plus de 40 billions de pixels d'image du cerveau, après requis ces images 2D sont disposées en 3D des images de l'ensemble du cerveau.
Ensuite, des milliers de Google nuage TPU-- Google puce accélérateur d'intelligence artificielle sur mesure - l'exécution d'un algorithme spécial, le réseau de remplissage d'inondation appelé (FFN), de suivre automatiquement chaque neurones du cerveau chez la drosophile.
Bien sûr, le processus de reconstruction n'a pas été facile. Lorsque les sections série du contenu de l'image est instable (alignement est pas parfait) ou plusieurs sections consécutives ont été portées disparues, des performances médiocres FFN. Afin de réduire la baisse de précision et l'exactitude, l'équipe cohérente estimée image tranche de cerveau 3D, et mettre en évidence chaque neurone tout en stabilisant la FFN de contenu local.
En outre, ils ont utilisé un modèle d'intelligence artificielle, comme une division d'améliorer le cycle (secgan) - Procédé de génération d'un réseau de contre dédié segmentation - à calculer et à remplir le volume d'image (Volume) sections manquantes. Avec ces deux nouveaux programmes, ils peuvent trouver FFN « plus puissant pour » suivre l'emplacement de plusieurs tranches manquantes.
En second lieu, pour réaliser les images du cerveau drosophile visualisées avec Neuroglancer
Dans le cas de l'équipe d'étude d'imagerie cérébrale complète utilisée pour résoudre les problèmes visuels NeuroGleener décrits ci-dessus. Il est basé sur le WebGL, et supporté au niveau de la nouvelle Chrome et Firefox, qui montre une vue d'un affichage constitué de quatre écrans de visualisation du modèle 3D de l'objet sélectionné (ayant des directions indépendantes) par les trois vue en coupe transversale orthogonale et.
NeuroGleener est un projet open source sur GitHub, vous pouvez voir pétaoctet niveau volume 3D et supporte de nombreuses fonctionnalités avancées, telles que la reconstruction d'un arbitraire axe de section transversale, grille multi-résolution, et la puissance du flux de travail de développement Python intégré grâce à une analyse personnalisée . L'outil a été largement utilisé collaborateurs, dont l'Institut Allen pour la science du cerveau, l'Université de Harvard, HHMI, l'Institut Max Planck, MIT, Université de Princeton et ainsi de suite.
Co-auteur du papier que leurs images du cerveau ne sont pas parfaites, parce que contient encore quelques erreurs et sautée l'identification des synapses du cerveau, mais ils attendent le développement permettra d'améliorer encore la segmentation de la reconstruction du cerveau. Ils travaillent avec l'équipe Institut Jane Nia FlyEM, en utilisant la technologie d'acquisition d'images au microscope électronique à balayage par faisceau d'ions, pour créer un « degré élevé de vérification » et « détaillé » dans le groupe de connexion du cerveau drosophile.
Ils les attendent également de travailler en génomique de connexion pour accélérer les aspects du Département américain de la Santé et de l'Université de l'apprentissage du cerveau drosophile Cambridge, la mémoire et la recherche de la perception. Dans l'esprit de l'open source, ils utilisent NeuroGleener (une interface 3D interactive interne) fournit une conclusion complète pour la navigation et le téléchargement.
Conclusion: cerveau reconstruction Google AI drosophile
Google a été les promoteurs de la technologie AI et des chercheurs de pointe, comme mentionné dans cet article, la technologie actuelle AI a été en mesure de cerveau mouche des fruits en tranches à l'échelle nanométrique et à la reconstruction.
Bien que relativement peu de neurones dans l'expérience de la mouche des fruits est relativement facile, mais cette technologie a été une avancée majeure, comme le disent les auteurs: « Les résultats actuels ne sont pas parfaits, car il y a des erreurs et des omissions, mais avec les progrès de cette technologie, tranches de cerveau et de la reconstruction continueront à progresser ».
Source: googleblog, biorxiv, VentureBeat
