AI识别脑细胞新突破

惊人!AI识别脑细胞准确率高达95%,开启神经研究新篇!

作者:孔祥勇
2025-05-15 09:20:01阅读时长3分钟1231字
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近期,由伦敦大学学院(UCL)Wolfson生物医学研究所的Maxime Beau博士与Beverley Clark教授牵头,联合贝勒大学、杜克大学及巴伊兰大学研究人员组成的国际科研团队,在神经科学领域取得了一项突破性进展。他们聚焦于神经元电活动与细胞类型识别这一长期未解的科学难题,通过整合光遗传学技术、深度学习算法与多物种实验数据,首次实现了通过电生理特征精准区分不同脑细胞类型。这一成果不仅解决了神经科学领域持续数十年的技术瓶颈,更为神经系统疾病研究及脑机接口开发提供了关键工具。

惊人成果:AI识别脑细胞准确率高达95%

研究团队采用光遗传学技术,向小鼠特定神经元发射短脉冲蓝光,触发其产生电活动尖峰信号。基于此,他们建立了包含五类神经元电生理特征的数据库。团队开发的AI算法在小鼠实验中展现出了强大的识别能力,达到了95%的准确率。该技术还成功扩展至猴脑记录数据进行验证,显示出跨物种适用潜力。

这种突破性方法具有显著优势,无需依赖传统基因工具标记细胞类型,降低了实验成本与复杂度。为加速神经科学研究进程,团队公开了数据库与算法源代码供全球科学家免费使用。研究人员也强调,虽然该技术已通过动物实验验证,但临床应用仍需长期验证,特别是在癫痫、自闭症等神经系统疾病领域的转化,还需克服技术与伦理挑战。

核心价值:无创细胞类型识别的变革性力量

新方法的核心价值在于实现"无创细胞类型识别"。通过分析神经元放电频率、动作电位波形等电生理特征,AI能够实时区分不同神经元的功能角色。在运动控制实验中,该技术可追踪参与肢体协调的特定神经元群体,突破传统方法只能记录混合信号的局限。在疾病研究方面,其能解析癫痫发作时异常放电的神经元类型,为靶向治疗提供依据。

该技术已在基础研究中得到应用。加州大学旧金山分校的神经植入物研究利用该技术识别参与抓握动作的神经元信号,帮助瘫痪患者控制机械臂。研究团队正分析临床手术中记录的脑电数据,尝试绘制健康与疾病状态下"神经交响乐"的差异图谱。技术瓶颈主要在于提高算法对人类脑电信号的适应性,以及确保长期植入设备的生物相容性。

知识科普:揭开神经科学新技术的神秘面纱

电生理特征是神经元活动产生的可测量电活动模式,包括动作电位波形、放电频率等特性,类似"细胞指纹"。光遗传学通过基因工程使特定神经元对光敏感,利用蓝光精准激活目标细胞。深度学习算法在此项研究中承担"模式识别专家"角色,通过海量训练数据自主发现电生理特征的细微差异。

神经植入物是监测或干预神经活动的装置,例如帮助瘫痪患者控制假肢。研究中"神经交响乐"的比喻形象阐释了神经元协同工作机制:不同神经元如同乐器,其协同活动构成复杂行为的"乐章"。该技术赋予科学家"听音辨器"能力,无需物理干预即可识别各类神经元的贡献,未来或可解析阿尔茨海默病等疾病中的神经元通讯异常模式。

此次伦敦大学学院联合团队的研究成果,为神经科学领域带来新的曙光。随着技术发展完善,其在神经系统疾病治疗和脑机接口开发等领域的作用值得期待,有望为人类健康带来更多福祉。

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