Julich-Brain 是人类大脑的第一个3-D 图谱的名称，它以微观分辨率反映了大脑结构的可变性。该图谱具有近 250 个结构不同的区域，每个区域都基于对 10 个大脑的分析。超过24,000 个极薄的大脑切片被数字化、组装成三维图像，并由专家绘制。作为欧洲人类大脑项目新的 EBRAINS 基础设施的一部分，该图谱作为一个界面，以空间精确的方式链接有关大脑的信息。由 Katrin Amunts 教授领导的德国研究人员现已在《Science》杂志上展示了新的大脑图谱。
图片来源：Forschungszentrum Juelich / Katrin Amunts
上图展示了神经细胞的结构在两个区域（虚线）之间的边界处发生变化。研究的大脑区域在 Julich-Brain Atlas 中转移并叠加。由于个体大脑之间的区域不同，因此计算概率图（右脑半球；红色表示概率高，因此变异性低）。左脑半球显示了同时表示多个大脑区域的最大概率图。
在显微镜下，我们可以看到人类的大脑并不是均匀的结构，而是划分成清晰可区分的区域。这些区域在神经细胞的分布、密度和功能上有所不同。现在，由Katrin Amunts领导的研究人员展示了最全面的大脑细胞结构的数字地图，并通过EBRAINS研究基础设施在世界范围内提供。
德国Juelich研究中心主任、杜塞尔多夫大学(University ofDuesseldorf)教授KatrinAmunts表示:“一方面，数字大脑图谱将有助于更准确地解释神经成像研究的结果，例如对病人的研究。”“另一方面，它正在成为一种大脑‘Google Earth’的基础，因为细胞水平是连接大脑不同方面数据的最佳界面。”
连续组织切片的 3D 重建工作流程和大脑数据与参考空间的对齐、2D 图像中的细胞结构分析以及概率 Julich-Brain 图谱的计算。《Science》（2020 年）
通过这种方式，研究人员正在为人类大脑计划 (HBP) 做出重大贡献。 “与该项目的许多合作伙伴一起，我们正在将 EBRAINS 建设为神经科学的新型高科技研究基础设施，”同时担任该项目科学研究主管的Amunts 说。
多年来，数十位专家使用图像分析和数学算法来评估组织切片，并确定大脑区域之间的边界，这些区域构成了近2000米的长度。
大脑额极的彩色编码概率图。红色意味着高概率。来源：Forschungszentrum Juelich / Katrin Amunts
大脑各区域的差异各不相同
图谱显示不同大脑的区域不同，例如，在大小和位置方面。因此，Julich-Brain 以概率图的形式显示各个区域的位置和形状。研究人员在与语言有关的布罗卡区域发现了特别大的差异。相比之下，初级视觉区域显得更加统一。
通过人类大脑项目和ebrains.eu 使用基于网络的 Atlas。图片来源：Amunts 等人，《科学》（2020 年）
作为 EBRAINS 的一部分，Julich Brain Atlas 是将结构和功能结合在一起的起点。该图谱已经在帮助连接有关基因表达、连接性和功能活动的数据，以更好地了解大脑功能和疾病机制。“EBRAINS 还使我们能够使用地图进行模拟或应用人工智能来探索大脑区域之间的分工。由此产生的大量数据使用 EBRAINS 计算平台进行处理。”
计算能力来自新的欧洲超级计算网络 FENIX，该网络由五个领先的高性能计算中心组成，其中包括 Julich 超级计算中心 (JSC)。
大脑图谱
数字脑科学
“很高兴看到大脑研究和数字技术的结合取得了如此大的进展，”Amunts 说。“其中许多发展都集中在 Julich-Brain Atlas 和 EBRAINS 上。它们帮助我们——以及全世界越来越多的研究人员——更好地了解大脑的复杂组织，并共同揭示事物之间的联系。”
