【脑客中国·科研】于国强:人工智能助力探索胶质细胞在大脑中的作用

时间:2024-07-05 编辑:瀚翔脑科学 浏览数:2035


2024年7月3日晚20点,清华大学自动化系长聘教授于国强作为脑客中国科研第149位讲者为大家带来主题为《人工智能助力探索胶质细胞在大脑中的作用》的报告。以下内容节选自直播视频:



1、背景介绍


首先感谢主持人的介绍,非常欢迎大家来参加我的报告会。今天的报告是分享过去几年我课题组一直从事的一项工作,就是如何应用人工智能和机器学习的技术来帮助我们探索胶质细胞在大脑中的作用。



大家应该都知道大脑中包含了很多神经元,但大脑中其实不仅仅只有神经元,还包含另外一类非常重要的细胞,叫做胶质细胞。 胶质细胞包含三个主要的大类,第一类是星形胶质细胞,第二类是多突出胶质细胞,最后是小胶质细胞。


如图上所示,我们可以看到星形胶质细胞往往会接触突触,多突触胶质细胞会包裹髓鞘,小胶质细胞有点像是大脑里的免疫细胞,可以清理碎片保护大脑。



2、研究方向


我们为什么要研究胶质细胞? 有人说它是大脑中数目最多的一类细胞,在过去的上百年一直被认为是非常被动的一种细胞,就如同它的名字所暗示的那样。胶质胶水儿来源于同一个词,大家一直以为胶质细胞其实也不过就是像胶水一样把大脑给粘合在一起,让它不要乱动,让它能够正常运行,如同是胶水把神经元给固定住。



但其实这种认识是有待探讨的。 事实上,从进化的角度来讲,如果我们比较斑马鱼,老鼠,大猩猩的类人猿等,以及人类细胞的在大脑中的那些分布以及形态,我们会发现人和老鼠的大脑最大的区别是在于胶质细胞而不在于神经元。人脑的胶质细胞要比对应老鼠的胶质细胞大好多倍,可能直径上有大十几甚至几十倍。你可以想象一下,人脑是三维立体的,所以它在体积上所覆盖的可能是上千倍,甚至更多。


有人开始怀疑胶质细胞到底是不是真的是被动的。如果你仔细看胶质细胞在大脑中的一些物理构造,你会发现胶质细胞是很有可能参与了脑的信息处理。



为什么这么讲呢? 如上图所示,我们这个浅蓝色标识的是胶质细胞,紫色、黄色、红色分别是三个神经元。可以看到,黄色的神经元和红色的神经元相互接触的地方叫做突触,胶质细胞在其中把这些突触、神经元包裹在了一起的。


所以你可以想象胶质细胞它正好处在一个非常合适的位置上来监听这些细胞,同时他有可能是能够释放信号来指导这些细胞。而且你可以看到图中所示的一个胶质细胞可以覆盖好多个神经元,所以胶质细胞有可能能够整合多个神经元的信息。


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