【腦客中國·科研】于國強：人工智能助力探索膠質(zhì)細胞在大腦中的作用

2024年7月3日晚20點，清華大學(xué)自動化系長聘教授于國強作為腦客中國科研第149位講者為大家?guī)碇黝}為《人工智能助力探索膠質(zhì)細胞在大腦中的作用》的報告。以下內(nèi)容節(jié)選自直播視頻：

1、背景介紹

首先感謝主持人的介紹，非常歡迎大家來參加我的報告會。今天的報告是分享過去幾年我課題組一直從事的一項工作，就是如何應(yīng)用人工智能和機器學(xué)習(xí)的技術(shù)來幫助我們探索膠質(zhì)細胞在大腦中的作用。

大家應(yīng)該都知道大腦中包含了很多神經(jīng)元，但大腦中其實不僅僅只有神經(jīng)元，還包含另外一類非常重要的細胞，叫做膠質(zhì)細胞。 膠質(zhì)細胞包含三個主要的大類，第一類是星形膠質(zhì)細胞，第二類是多突出膠質(zhì)細胞，最后是小膠質(zhì)細胞。

如圖上所示，我們可以看到星形膠質(zhì)細胞往往會接觸突觸，多突觸膠質(zhì)細胞會包裹髓鞘，小膠質(zhì)細胞有點像是大腦里的免疫細胞，可以清理碎片保護大腦。

2、研究方向

我們?yōu)槭裁匆芯磕z質(zhì)細胞？ 有人說它是大腦中數(shù)目最多的一類細胞，在過去的上百年一直被認為是非常被動的一種細胞，就如同它的名字所暗示的那樣。膠質(zhì)膠水兒來源于同一個詞，大家一直以為膠質(zhì)細胞其實也不過就是像膠水一樣把大腦給粘合在一起，讓它不要亂動，讓它能夠正常運行，如同是膠水把神經(jīng)元給固定住。

但其實這種認識是有待探討的。 事實上，從進化的角度來講，如果我們比較斑馬魚，老鼠，大猩猩的類人猿等，以及人類細胞的在大腦中的那些分布以及形態(tài)，我們會發(fā)現(xiàn)人和老鼠的大腦最大的區(qū)別是在于膠質(zhì)細胞而不在于神經(jīng)元。人腦的膠質(zhì)細胞要比對應(yīng)老鼠的膠質(zhì)細胞大好多倍，可能直徑上有大十幾甚至幾十倍。你可以想象一下，人腦是三維立體的，所以它在體積上所覆蓋的可能是上千倍，甚至更多。

有人開始懷疑膠質(zhì)細胞到底是不是真的是被動的。如果你仔細看膠質(zhì)細胞在大腦中的一些物理構(gòu)造，你會發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細胞是很有可能參與了腦的信息處理。

為什么這么講呢？ 如上圖所示，我們這個淺藍色標識的是膠質(zhì)細胞，紫色、黃色、紅色分別是三個神經(jīng)元?？梢钥吹剑S色的神經(jīng)元和紅色的神經(jīng)元相互接觸的地方叫做突觸，膠質(zhì)細胞在其中把這些突觸、神經(jīng)元包裹在了一起的。

所以你可以想象膠質(zhì)細胞它正好處在一個非常合適的位置上來監(jiān)聽這些細胞，同時他有可能是能夠釋放信號來指導(dǎo)這些細胞。而且你可以看到圖中所示的一個膠質(zhì)細胞可以覆蓋好多個神經(jīng)元，所以膠質(zhì)細胞有可能能夠整合多個神經(jīng)元的信息。

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