大型科学项目的待办事项清单中，一项重要任务是为人类大脑设计布线图。其 1000 亿个神经元以及这些细胞之间数千亿的连接，使得这一目标以及实现它的具体方法都属于长期目标。然而，第一步是绘制出完整的小鼠大脑图。
位于纽约长岛的冷泉港实验室 (CSHL) 的科学家已经开始公开小鼠大脑回路的详细图像，于 6 月 1 日发布了大约 500 TB 的首批数据。这项名为“小鼠大脑结构项目 (MBA)”的研究的目标是绘制出完整的啮齿动物大脑布线图，这将是首次对脊椎动物大脑回路进行此类绘图。
美国国家药物滥用研究所的遗传学和分子神经生物学研究主管乔纳森·波洛克说：“目前对大脑回路的了解还不完整。由于缺乏对神经回路的了解，科学界认识到需要绘制宏观、中观和微观尺度的大脑图。”
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MBA 补充了其他工作，例如美国国立卫生研究院的人类连接组项目和艾伦脑连接图谱。波洛克说，由于小鼠是哺乳动物遗传学的一般模型，因此获得的知识可能有助于研究阿尔茨海默病、自闭症、精神分裂症、抑郁症和成瘾等疾病。近年来，专注于哺乳动物大脑的研究人员使用电子显微镜非常关注单个突触，即神经元之间的连接点。这种方法过于复杂，目前不适用于整个小鼠大脑。
“我想要一种可以实际研究整个神经系统结构的方法。我们的项目利用示踪剂注射来描绘整个大脑的布线图，” CSHL 的生物物理学家、该项目负责人帕尔塔·米特拉说。
CSHL 的研究人员使用四种注射示踪剂来描绘电路。其中两种是“经典”示踪剂：霍乱毒素亚单位 B 和生物素化葡聚糖胺。此外，还有两种病毒示踪剂：腺相关病毒和狂犬病病毒的修饰版本。
该项目产生小鼠大脑切片的高清晰度图像（每个图像大约有 10 亿像素）。每个大脑都以大约 500 张图像表示，每张图像都显示通过 20 微米厚的脑组织切片的光学切片。从互联网上公开的其他数据来源的信息被添加到图像中，所有信息都可供神经科学家以及感兴趣的公众人士在 http://mouse.brainarchitecture.org 上获取。该网站可以用作“虚拟显微镜”，以观察小鼠大脑内部，并能够放大以显示单个神经元及其过程。用户可以访问多分辨率查看器，该查看器允许他们从每个大脑的前部到后部进行查看，并以 3D 形式跟踪实际的神经元通路。
米特拉说，其目的是与社区分享数据，类似于斯隆数字巡天调查的天文学数据公开的方式。“我来自物理学背景，在物理学中，通过预印本存档 (arXiv) 在出版之前公开分发结果长期以来一直是标准做法，并且早于当前开放获取期刊的增长，”他说。因为在期刊上发表一篇论文可能需要几个月甚至几年的时间，所以他更喜欢一种方法，即“通过在网上发布数据和结果，科学交流可以更加直接和快速”。
米特拉的团队计划提供教程材料，让任何好奇的人都能在网站上使用数据。他们目前已经发布了一个关于主要大脑通路的教程，使用了网站上展示的其中一个髓鞘染色的大脑。“这是思考大脑整体连接结构的一个很好的切入点，”米特拉说。“在文艺复兴时期，”他指出，“艺术家们对解剖学进行了详细的研究，他们之所以能够做到这一点，是因为这些结构是肉眼可见的。神经元并非如此；然而，通过我们提供的虚拟显微镜，即使是外行人也应该能够进行一定程度的神经解剖学研究。我们将致力于进一步实现这一目标的工具。”
首次发布的数据包括 100 次注射的数据。每周都会添加更多数据。“我们现在正在滚动发布大脑数据。” 米特拉说，他们已经完成了一半，但很难知道需要多少次注射，因为“小鼠大脑显示出个体差异，因此建立对差异的统计描述将需要多次重复。由于没有人尝试过这样做，我们不知道需要重复多少次。”
科学家们的资金支持将持续到 2014 年，米特拉说，他们预计届时将拥有啮齿动物中尺度大脑连接图的“合理初稿”。
麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的神经科学家凯瑟琳·罗克兰称赞了这种方法。“作为长距离连接和大脑结构的学习工具，这非常棒——它是虚拟显微镜、百科全书和公共论坛的结合，鼓励评论和对话。”