前谷歌首席执行官希望通过感染大脑来了解大脑 - 彭博社

一幅展示使用E11 Bio开发的脑映射技术重建小鼠海马体中的神经元和突触的图像。

来源：Tyler Sloan/Quorumetrix在十月初，科学家们揭示了一些壮观的东西——果蝇大脑的完整地图。果蝇的大脑大约只有一粒盐的大小，拥有140,000个神经元，通过近500英尺的生物电缆连接。该地图展示了各种类型的细胞及其连接方式。它有望帮助我们更好地理解大脑是如何工作的。科学家们正在欢呼。

这是一个巨大的成就，但它也显示了迈出下一步将是多么困难。数百名科学家花费十年时间将大脑切割成可以高分辨率拍摄的小片段，将这些数百万张图像重新组装成统一的图像，然后与人类专家和人工智能软件一起分析所有这些数据。该领域之前的高水位标志是1980年代对一个拥有302个神经元的蠕虫进行的整个大脑地图——称为连接组。要达到果蝇的140,000个神经元，需要一系列突破。

彭博社商业周刊亿万富翁的“婴儿项目”如何陷入数十名女性的困境推动拜登最后一次海外旅行的十亿美元铁路马斯克的削减预算的MAGA亿万富翁团队成形顶级商学院看到少数族裔入学人数增长接下来，研究人员希望绘制一只老鼠的大脑，包含7000万个神经元。当然，最大的奖项将是人类大脑，其中有1000亿个神经元和100万亿个连接。目前尚不清楚是否能够完成这样一个庞大的项目，或者我们的计算系统是否能够应对处理所有数据的挑战。

这将我们带到一个名为 E11 Bio的组织。

在过去三年里，大约十几名研究人员一直在加利福尼亚州阿拉梅达的E11实验室工作，开发使大脑映射更好、更便宜和更快的技术。虽然正在探索的技术仍处于早期阶段，但E11的首席执行官兼联合创始人安德鲁·佩恩认为，有可能将大脑映射所需的时间缩短一半，同时将成本降低100倍。

安德鲁·佩恩在加利福尼亚州阿拉梅达的E11 Bio实验室。摄影师：杰森·亨利，彭博商业周刊“在许多方面，大脑是最复杂的生物系统，我们根本不知道它是如何工作的，”佩恩首次公开谈论E11的研究时说。“这是一个巨大的前沿，还有很多工作要做。”他表示，像连接组学领域的其他人一样，更好的大脑映射可能会导致治疗疾病的突破，以及改善旨在模仿人类大脑的人工智能系统。

主要挑战之一是理解超密集的脑图像。哈佛大学和谷歌的研究人员最近制作了一个三维人脑1立方毫米的图像。它包含大约57,000个细胞和1.5亿个连接神经元的突触。该图像是用1.4PB的数据构建的（相当于14,000部高清电影），显示出一种混乱的生物电路，类似于交错的意大利面团。

正常大小（左）和放大的小鼠脑样本在E11 Bio。摄影师：Jason Henry为《彭博商业周刊》拍摄为了理解这块组织是如何运作的，研究人员必须找到一个神经元，然后追踪它与其他神经元的连接。这相当于在一堆其他面条中跟踪一根意大利面条，看看它从哪里开始和结束，并记录它在途中与其他面条接触的所有次数。

如今，这项工作大部分是由人工智能软件完成的，而人类则进行费力的工作，纠正错误并发现人工智能遗漏的电路路径。威康信托，一个资助科学研究的慈善组织，估计制作整个小鼠连接组将需要超过15年的时间，并且该过程的成本在75亿美元到217亿美元之间。大部分费用将来自支付这些人类校对员的工资。

虽然有一些团体以各种方式资助这类工作，但尚不清楚政府或研究机构是否愿意投入如此惊人的金额。“校对的成本是目前最大的瓶颈，”佩恩说。

E11的方法或多或少是让大脑自我标记。实验室通过向小鼠大脑注入携带DNA片段的病毒，指示个别神经元制造特殊蛋白质来实现这一点。这些蛋白质随后成为生物学上相当于条形码的东西。如果向大脑注入足够的病毒，个别神经元和其他结构最终会拥有作为唯一标识符的蛋白质组合。这些注射进入活的小鼠大脑，病毒需要大约三周的时间才能发挥作用。之后，小鼠的大脑会被解剖。

准备小鼠大脑样本。摄影师：杰森·亨利，彭博商业周刊E11接下来向大脑发送抗体，将荧光染料带到蛋白质上，这样就可以使用光学显微镜将光束照射到组织上并捕捉颜色。每个神经元都以其自身的颜色亮起，其连接可以通过跟踪该颜色来追踪。大脑组织本质上具有其各种结构和连接路径的内置标签。

光学显微镜可以处理比大多数其他连接组学研究中使用的电子显微镜更大的组织样本。这减少了所需的大脑切片数量。佩恩估计，E11可以通过几百片切片分析整个小鼠大脑，而使用电子显微镜则需要100,000片切片。此外，连接图应该更准确，并且需要更少的校对。

阿拉梅达E11 Bio的设施中的显微镜和其他实验室设备。摄影师：Jason Henry为彭博商业周刊拍摄E11是一个专注的研究组织，或称FRO，这是谷歌前首席执行官埃里克·施密特帮助推广的一个概念，旨在加速重要的科学工作。FRO的目的是在大约五年的时间里专注于一个特定问题，以查看他们是否能够取得关键进展，并与更广泛的科学界分享他们的发现，而不是进行开放式研究。理论上，许多重要突破的追求对于大学来说成本过高或风险过大，对于初创公司来说商业不确定性过高。FRO作为一种新颖想法的试验场，能够广泛推动科学进步，并导致一系列初创公司的出现。

E11的投资者包括位于波士顿郊外的Convergent Research，该公司代表施密特和其他人向多个FRO投资了约5000万美元，以及詹姆斯·菲克尔，他也是一位主要的生物技术和脑研究支持者。佩恩拒绝透露实验室筹集了多少资金。

根据佩恩的说法，E11的蛋白质标记技术表现良好，使得FRO能够从概念验证模式转向建立其成像基础设施，以便能够处理整个小鼠大脑。E11计划在明年初发表一篇论文，详细介绍其在小鼠大脑海马体区域部分映射工作的成果。

来自小鼠海马体切片的神经元网格（左）和来自小鼠海马体切片的18个条形码位通道的增强数据。摄影师：杰森·亨利，彭博商业周刊关于这些类型的大脑地图的价值长期以来一直存在争议，这阻碍了连接组工作的资金支持。一些科学家将连接组的重要性与人类基因组相提并论，并认为一旦产生足够的完整大脑地图，非凡的突破将随之而来。其他科学家则表示，这些地图的价值有限，因为它们只是一个在时间上被冻结的大脑的快照，而不是深入了解这个器官如何运作的窗口。

普林斯顿神经科学研究所的教授塞巴斯蒂安·西翁对果蝇项目做出了重大贡献，并认为科学界正在逐渐认识到连接组的价值。“你必须达到一个显而易见的地步，即连接组对健康和疾病的重要性，”他说。“这就是基因组的运作方式。我认为我们接近那个点。”

西翁预计，人工智能技术将继续改善，大脑映射的成本将降低。例如，人工智能可能会自行解决校对问题。他还提到 新脑映射技术正在奥地利科学与技术研究所开发，以及 Panluminate 公司，该公司位于纽黑文，作为E11的可能有前景的替代方案。

亚当·马布尔斯通，Convergent Research的联合创始人兼首席执行官，正是因为对连接组学领域能否持续进展的怀疑而被E11所吸引。FRO理念的一部分是冒险进入那些对其他人来说过于艰巨的引人注目的领域。“有这些不同的努力，可能会有更多的努力利用现有技术来改进它们，并追求完整的小鼠大脑，”马布尔斯通说。“但并不是说已经写下了一张支票，因为人们仍然在想，校对是否会花费数十亿美元。这整个事情依赖于大幅降低成本。”接下来阅读：对加密货币的成功押注如何改变大脑和长寿科学