科技日报记者 张佳欣
在人工智能（AI）与神经科学的强强联合下，美国加州大学旧金山分校与艾伦研究所团队联合开发出一种名为CellTransformer的AI模型，助力绘制出目前最精细的小鼠脑图，共包含1300个脑区及亚区。这一成果以前所未有的精细度揭示了大脑结构，使科学家得以将功能、行为和疾病状态与更小、更具体的细胞区域相对应，为探索大脑工作机制开辟了新方向。相关成果发表于新一期《自然·通讯》杂志。
新模型的核心在于其Transformer架构，这与ChatGPT等大模型所采用的技术原理相同。研究人员称，Transformer模型擅长理解上下文关系，以往它用于分析句子中词语之间的联系，而CellTransformer则用来分析空间中相邻细胞之间的关系。它能根据一个细胞的“邻里结构”来预测其分子特性，从而构建出精细的大脑组织图谱。
与以往主要依据细胞类型划分的大脑图谱不同，新成果聚焦于脑区结构本身。它完全依托数据生成，边界由细胞和分子特征自动界定，而非依赖人工经验判断。凭借对1300个脑区及亚区的精细划分，这张图谱成为迄今动物脑中最精确、最复杂的数据驱动型图谱之一。
研究表明，CellTransformer不仅能准确再现海马体等已知脑区，还能在中脑网状核等理解不足的区域中发现新的、更细分的亚区。
团队成员形象地解释说，这就像从一张只标出大洲和国家的地图，变成了一张能看城市的地图。这一全新的脑区划分完全基于数据，而非人工标注，揭示了大量未知区域。根据以往研究，这些新发现的区域很可能对应着尚未探索的脑功能。
团队指出，这一AI模型的潜力远超神经科学。CellTransformer的算法具有组织通用性，可应用于其他器官系统甚至癌组织，借助空间转录组学数据揭示健康与疾病中的生物机制，为药物开发和疾病治疗提供新工具。
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