不同学科为神经科学合作
波士顿大学神经系统物理与数学新计划
神经科学变化很快。如今，越来越强大的成像技术使澳门威尼斯人注册网站研究人员能够以精细的细节扫描大脑结构，并对神经元如何生长、相互作用和死亡做出惊人的发现。与此同时，生物学家增加了我们对细胞如何工作的了解，行为科学家对自闭症等疾病有了更深入的了解。
但随着神经科学的发展，它面临着一个艰巨的挑战：如何整合和分析跨越不同学科的海量数据集。例如，仅新的电子显微镜技术就能产生数量惊人的数据。用最新的最高分辨率3-D电子显微镜捕捉完整的老鼠大脑解剖结构将消耗大约2eb的存储空间，也就是20亿千兆字节。（相比之下，如果你想多付一点钱，新iPhone 6的容量是128gb。）解剖只代表了神经科学数据的一部分；来自不同学科的许多信息仍然没有联系。
“我们有各种不同类型的数据，”艺术与科学学院心理与脑科学教授、系统神经科学中心主任迈克尔·哈塞尔莫（Michael Hasselmo）说。“我们有细胞膜电位和尖峰活动的记录，行为数据，功能磁共振成像图像。但目前还没有多少理论可以将各个关卡的数据联系起来。”
为了促进物理学家、数学家和神经科学家之间的合作，Hasselmo和他的同事们创建了一个新的神经系统物理与数学倡议。他希望将这些领域的专家聚集在一起，可能会产生新的数学模型和统计工具，以解释大脑功能的基因组、解剖学和神经生理学数据。换句话说，Hasselmo想要帮助神经科学家把小事和大事联系起来——细胞和行为——就像物理学家把微小原子的性质和恒星的热力学联系起来一样。
“物理学从亚原子粒子一直到整个星系。他们有很多层次的数据，并发现了几乎所有层次之间的联系，”哈塞尔莫说。“神经科学也有很多层次的数据，但我们只在其中几个层次之间建立了联系。物理学家的数学理论涵盖了他们90%的数据，而我们只得到了大约10%。”
他指出：“当然，他们做这件事的时间更长。”“他们至少比我们早300年。”
作为该计划的一部分，Hasselmo已经从美国国家科学基金会的生命系统物理学和数学生物学项目中获得了30万美元的EAGER奖，该奖项将在两年内帮助资助试点项目。
“这个项目将促进我们两个校区的物理学家、数学家、工程师和神经科学家之间的合作——这是我们在波士顿大学非常有利的跨学科工作的一个例子，”澳门威尼斯人注册网站研究副校长兼副教务长格洛丽亚·沃特斯（Gloria Waters）说。“我们希望我们和美国国家科学基金会在这一领域的投资将为神经科学领域的进一步前沿工作播下种子。”
这些试点项目将解决神经科学领域的棘手问题，目前还没有工具来回答这些问题。一个人将使用理论物理技术来理解神经元是如何连接的，以及这对它们共享信息的速度意味着什么。哈塞尔莫说，神经元令人惊讶的一点是，它们不会形成一张杂乱的网，而是有一张带有急转弯的清晰的街道地图。澳门威尼斯人注册网站研究人员将追踪神经元的路径，以了解它们的解剖结构与它们的交流速度之间的关系。
另一个项目将使用新的数学和统计技术来检测大脑内部的网络。例如，在一项功能磁共振实验中，当一个人看到可怕的照片或听到某些声音时，大脑的不同部位会被激活。但人们仍然不太清楚这些不同部分是如何作为一个网络相互作用的。用于测试网络的相同数学工具可以应用于检测蛋白质网络的变化，这些变化可能是亨廷顿氏病等疾病病理的基础。
第三个项目将解决澳门威尼斯人注册记忆的一个悬而未决的问题：人类如何记住事件的顺序，从几秒钟内发生的事件（比如和朋友的谈话）到几天内发生的事件（比如每天见一次朋友）。
“在不同的时间尺度上，这些不同的能力与单个神经元的特性有什么关系？这些神经元通常只能在短时间内进行澳门威尼斯人注册网站研究？”哈塞尔莫问道。“记忆心理学是一个发达的领域，但这是一个尚未解决的大问题。”
Hasselmo希望这些试点项目将为未来大规模的综合澳门威尼斯人注册网站研究奠定基础。在更大的范围内，他希望这一举措将有助于使神经科学成为一个更具凝聚力的领域。
“我们的梦想真的是看到神经科学变得更像物理学，有一些优雅的大统一理论，”Hasselmo说。“这可能过于雄心勃勃，但这是一个伟大的梦想。”
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