马萨诸塞州剑桥市的壁画素描。 Daniela Gamba发表。我已经在此处写过一篇
文章的EyeWire游戏继续产生新的材料。 Sebastian Seung实验室的科学家不仅依靠游戏,而且还依靠科学志愿者推动大脑研究领域的研究,但是它当然具有科学价值。
根据游戏的
官方统计,过去5年中,来自186个国家/地区的265 000人进行了注册(基于玩家资料的数据可能不正确)。 分析了具有细胞过程的1000万个“立方体”,完成了大约3,000个细胞的模型。 是很多还是一点? 一个团队花了十多年的时间来完整描述302个线虫神经元(C. elegans)及其之间的联系,这项工作于1984年完成。
文章指出,尽管使用了计算机帮助,但有关8000张照片的大部分工作都是由科学家手动完成的。 进展不会停滞不前,今天我们可以将神经网络的重建过程“委托”到计算机神经网络,但是首先需要对这些网络进行教学。 例如,另一组重建果蝇神经元的科学家
描述了此过程的问题。 另一方面,如果不从根本上提高建模速度,就无法说出更复杂生物中神经连接(连接体)的完整描述。 在小型动物和鸟类中,神经系统包含10到5亿个神经元,大的是人类的十亿以上,尤其是约860亿个神经元。
尽管试图完整描述整个动物的连接体的尝试仍远未成功,但即使是个别发现也极大地丰富了迅速发展的科学。 例如,有关果蝇大脑连接重建的结果,在果蝇大脑中经过充分研究的部分中发现了新化合物的
出版物 。 衍生研究的工作也在进行中:例如,拥有线虫神经系统模型,建立蠕虫自身的通用计算机模型,以模拟其行为。
OpenWorm项目参与其中-有关Habr
的文章,有关Habr的
新闻 。
但是回到EyeWire。 除了科学家如何处理从电子显微镜获得的原始数据外,EyeWire的志愿者实际上还创建了一组经过验证的数据。 创建这样一组参考数据的“副作用”是发现科学家以前从未遇到过的新型细胞和亚型。 在由于与另一个神经元相交而无法区分切口上的神经元分支走向的情况下,人为决策也会有所帮助。 根据某些符号(例如亮度)的简单连接无法了解我们之前正在研究的神经元的分支或另一分支的一部分(游戏网站上的
示例 )。 除了可以清楚地说明为什么即使一个人也很难重构细胞过程的插图之外,我还制作了带有游戏过程的
视频 。 视频显示了细胞过程中几个“立方体”的重建过程,在1:40-2:20处可见一个缺陷(非对比相交),并且过程继续进行。
EyeWire目前正在使用的数据分为两大部分:来自
小鼠视网膜的神经元和来自斑马鱼鱼类
大脑的更复杂的细胞。
第一个数据集的大小为16个扇区,每个扇区的大小为50x50微米,估计在2000年。该数据集的工作始于2016年1月,2017年12月(游戏成立5周年),截至2019年5月,已经调查了第9个扇区的最后一个细胞- 14个中段。 同时,我们不需要胶质细胞来构建-它们是辅助细胞,而且(据我所知)不会与其他神经元形成突触。 在实验室中,有一些人为过程的组织提供帮助(游戏制作者),也为那些已经处理过的细胞及其连接工作的人提供了帮助,并从现代观点出发对大脑这一部分的功能和连接进行了研究。
在上一篇文章中,我提到了Zoouniverse作为平台的示例,在业余爱好者的帮助下,该平台解决了各个方向的相当科学的任务。 Eyewire与Zoouniverse脚本有很多差异,因为它们需要编写自己的引擎,以及游戏中的社区为什么不一定与其他项目联系在一起的原因。
模拟是在三个维度上进行的,神经元图片完全是三维的。

该过程始于游戏制作者在数据集中找到先前未重建的细胞核,然后从中删除第一个过程。 然后,游戏制作者给出此“细菌”的链接,并请有经验的玩家评估单元(1或2)的复杂性。 从某个时候起,该单元便被带到公众面前,游戏中任何通过了适当级别培训材料的玩家都可以使用该单元。 在初学者可以进入的类型为1的较轻的单元格中,如果存在三个重建对象,则认为该立方体已完成,并且如果至少有一个重建段紧靠立方体墙,则游戏会在数据集中寻找相邻部分并将其替换以进行进一步的游戏。 如有意见冲突,游戏将以大多数为准。 拥有编辑权限的玩家(拥有几个月经验和先前重建的高精度参数的主管部门会给予机会)和主管部门本身(游戏制作人)可以纠正多数意见。 同样,有权编辑的玩家将标签“完成”放置在多维数据集上,而退出游戏过程。 一旦将来自两个不同玩家的“完成”标签贴在所有多维数据集上,游戏制造商便开始对该单元进行最后检查。 在实验室中,他们可以看到所有重建细胞及其之间的联系,这使我们能够找到缺点和问题区域。
尽管活跃参与者的数量相对较少(100-200人每月贡献约90%的贡献),但已经很清楚,在该数据集上,游戏和对小动物大脑的研究在其帮助下将不会结束。 对于有经验的玩家,可以并行使用斑马鱼的大脑数据集,并且游戏制造商和开发人员团队正在计划一个名为Neo的新项目,该项目将研究轴突(而不是现在的树突)。 我不喜欢看到的游戏预览(感觉像是针对中学年龄的孩子),但我会期待它的推出。 通常,时间被推迟了不止一次。