纳米“手术刀”!谷歌AI自动重建果蝇大脑,离绘制人脑更进一步

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▲一个40万亿像素的果蝇大脑的3D重建

绘制出一个果蝇大脑需要首先将其分割成陈千上万个40纳米的超薄切片,然后用透射电子显微镜对其进行成像,这就产生了超过40万亿像素的大脑图像,之后还需要将这些2D图像排列成整个大脑的3D图像。

接下来,数千个谷歌云TPU——谷歌定制的人工智能加速器芯片——运行一种特殊的算法,称为洪水填充网络(FFN),来自动追踪果蝇大脑中的每个神经元。

当然,重建过程并非一帆风顺。当连续切片中的图像内容不稳定(对齐不够完美)或缺少多个连续切片时,FFN表现不佳。为了减少精度和准确性的下降,研究小组估算了3D大脑图像中的切片一致性,并在FFN突出显示每个神经元的同时稳定了局部内容。

此外,他们还使用了一种人工智能模型,称为分割增强循环(SECGAN)——一种专门用于分割的生成性对抗网络——来计算并填充图像体积(volume)中缺失的切片。有了这两个新的程序,他们发现FFN可以“更加强大地”追踪多个缺失切片的位置。

在大脑完全成像的情况下,研究小组利用上述的NeuroGleener解决了可视化的问题。它基于WebGL,并在新版Chrome和Firefox中得到支持,它展示了一个由三个正交横截面视图和一个显示选定对象3D模型的视图(具有独立方向)组成的四窗格视图。

NeuroGleener是一个在github上的开源项目,可以查看petabyte级3D googleblog、biorxiv、venturebeat

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