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385|“史上最强”大脑图谱发布:怎样复制“脑中宇宙”?

精挑细淘,得到头条。我是李南南。

今天,我将从两个话题出发,为你提供知识服务。第一个是,谷歌研究院,发布最新大脑图谱。第二个是,巴黎奥运会,奢侈品含量创新高。

先来看今天的第一条。5月上旬,谷歌研究院的一个脑科学团队,在《科学》上发表了一篇文章,标题叫《以纳米级分辨率重建人类大脑皮层的千万亿级别片段》。主要内容是,他们对一小块人类大脑组织,做了3D建模。只不过,这个建模特别精细。细到什么程度?1立方毫米的组织,拍出了宇宙一样壮丽的结构,号称是“史上最强的大脑图谱”。

要知道,给大脑建模,一直是脑科学领域的主要攻坚方向,而且研究难度极高。就在去年,史上最贵的大脑建模项目之一,欧洲脑计划宣布终结。这个欧洲脑计划可是耗时10年,投入了6亿欧元,但最后还是画上了句号。从这个角度看,关于大脑建模方面的进展,还是很值得珍惜的。

因此今天,我们就展开说说这个谷歌大脑图谱。

首先,大脑图谱的研究分很多种形式,有人研究细胞的组织形式,也有人研究基因表达。而谷歌的这个小组,研究的是脑神经元之间的连接,这在学术上叫做“连接组学”,也是最近脑科学研究中很热门的一个新领域。

连接组这个词,是从基因组发展来的。只不过,基因组的研究已经比较完善,毕竟,基因组的数量才几万个,人类基因组的测序,早在2003年就已经完成。而连接组的研究才刚刚开始。要知道,人类的大脑中,有1000亿个神经元,它们之间有3000万亿个用来传递信息的突触。光是大脑的最外层,就有大约160亿个神经元,每个神经元又和周围的成百上千个神经元相互连接。

连接组学要做的,就是通过3D建模,还原大脑中这些神经元的位置和连接方式,然后去解析,大脑的神经网络是怎么形成的,大脑的功能是怎么实现的。

这项研究难度很高。比如,1986年,世界上第一个连接组图谱,是秀丽隐杆线虫的连接组,包含302个神经元,但当时,画图得靠研究人员手动上色,画这张图,花了16年的时间。

后来,连接组学的发展,用到两个关键技术,一是高速电子显微镜,用来拍照。二是机器学习,用来还原。在AI方面布局很广的谷歌,也在十年前成立了连接组学小组。今年5月,正好是这个团队成立十周年,作为纪念,他们就把整个图谱公布了出来。

接下来,咱们就来详细说说谷歌的这个纳米级大脑图谱。谷歌还原了一立方毫米大的一小块人类大脑组织,重建出了其中所有的细胞、突触和血管等结构的三维形态。这块组织来自一名45岁癫痫患者的左前颞叶,是这名患者在做脑部手术时切下来的,大约占她整个大脑体积的百万分之一。

你可以想象一下,这块组织的大小还不如一粒小米,而为这块组织绘图产生的数据,足足用掉了1.4PB的存储空间,也就是将近150万个G。顺着这个体量估算一下,假如对整个人类大脑做纳米级的建模,会产生2万亿GB的数据,什么概念?把整个互联网上所有的服务器都拿过来,也只能存得下9个人脑。

咱们继续看,谷歌是怎么对这一小片组织建模的?首先,谷歌用超薄切片机把这块大脑组织的样本,切成了5019个切片,每个切片,只有34纳米厚。然后,谷歌用高速电子显微镜扫描这些切片,获得纳米尺度的显微图像。接着,是使用AI,通过机器学习,把显微镜图像拼在一起,重建整个样本,然后就获得了人类历史上分辨率最高的大脑图谱。谷歌的图像显示,在这么一小片大脑组织上,有5.7万个细胞,230毫米长的血管,还有1.5亿个神经突触。

在这个精度下观察大脑神经元,就像在看一大片繁茂的原始森林,你可以看到一棵树怎么生长,两株植物怎么交流,甚至发现从没见过的新物种。而在纳米级的图谱中,研究团队确实找到了一些“新物种”,也就是一些原来人类从没见过的大脑结构。我在文稿中放了相应的图片,你可以看看。

比如,研究发现有一对神经元之间,有50多个单独的突触连接。这就很不寻常。96.5%的神经元,是一对一连接的,只有极少数,大概0.09%的神经元之间有4个以上的突触连接。而两个神经元之间有50多个突触,也就是50多个连接点,这是之前没有见过的新模式。研究团队结合对大量神经元的统计分析,认为这些强烈又紧密的连接,不是偶然形成的,而是有特定作用。也许是大脑为了实现特别快速的神经反应,或者为了编码特别重要的记忆,而形成的新连接方式。

再比如,研究还发现,在大脑皮层的最深处,有一些神经元呈现神奇的镜像对称。过去对这一层的研究很少。这里的神经元是一种特殊的锥体神经元,它们都有一个很大的基底树突,这类神经元中有77%,基底树突会向两个方向倾斜,而且几乎成镜像对称,研究者把这种现象叫做“镜像之舞”。当然,目前的发现还只是看到了这种规律,还不清楚这种规律会有什么作用。

再比如,研究还发现,一些神经元的轴突,也就是信号输出部分,会把自己打成一个复杂的结,看起来像一个盘扣一样。研究人员猜测,这可能是神经元跟邻近细胞联系的方式,但同样,这种结构的具体功能,暂时还不清楚。

按照谷歌科学家的说法,这个图谱,他们还没有完全检查完,但仅仅是目前,就已经发现了不少陌生结构。而且,别忘了,这还只是人类大脑百万分之一的组织。反过来,这也说明,人类对大脑神经元的认识,确实还远远不够深入。

假如你问,重建人类的大脑,有什么意义?之前,美国普林斯顿大学神经科学研究所的教授承现峻,专门讲过研究连接组学的价值。他提到了这么几个重点。

第一,连接组学告诉我们,大脑是可以后天塑造的。你的基因是先天决定好的,而大脑神经元会在活动中不断变化,连接组是由先天的基因和后天的经历共同塑造的。借用承现峻的话说,

我们的思想和行为,塑造了我们的连接组,大脑的连接结构,让我们成为我们。连接组的研究,有可能为我们的自我成长,提供一份科学上的解决方案。

第二,连接组学可以帮助我们改善生活。承现峻认为,假如我们对大脑连接有深入认识,起码会在两个方向上,改善生活。一是药物研发,人类有可能通过研究连接组学,提高精神类疾病的药物研发速度。另一个方向,脑洞更大一点,连接组也许可以帮助人类实现永生。比如,在低温冷冻术的研究中,借助连接组学,可以判断冷冻过程中神经元连接有没有受损,进而评估复活的可能性。再比如,在意识上传的研究中,要想把人类思维上传到云端,关键就在于还原大脑连接活动,也就是连接组。

承现峻曾经写过一本书,叫《神奇的连接组》,万维钢老师为这本书写过一篇序。其中一句话是这么说的,

信息以神经元连接的方式“长”在我们身上,任何信息都是一个网络,而网络在每个人身上的长法都不一样。理解了这一点,你就能理解记忆、学习、习惯、训练、衰老、精神疾病甚至人工智能等等一系列事情的机制。

说白了,你可以把连接组,当成重新认识人类的一把尺子。

再来看今天的第二条。最近,2024年7月的巴黎奥运会,进入了开幕倒计时阶段。但是,跟往届不太一样的是,今年赛前阶段最受关注的,除了运动员之外,还有各式各样的奢侈品。按照网友的话说,这可能是史上奢侈品含量最高的一届奥运会。

比如,今年巴黎奥运会的绝大多数配套物资,是由爱马仕、LVMH等奢侈品巨头赞助的。LVMH也是今年巴黎奥运会的最大赞助商之一。赞助金额1.66亿美元,占LVMH集团年度总营销预算的15%。

再比如,巴黎奥运会和残奥会的主题海报,是由爱马仕的合作设计师乌戈·加托尼绘制的。据说,这组海报前前后后花费四个多月,累计2000多个小时。

再比如,今年巴黎奥运会的火炬,由法国的著名设计师马修·雷汉尼设计。他也是卡地亚和LV的合作设计师。

今天,借着这个话题,我们就聊聊巴黎奥运会上的这些奢侈品牌。我们挑选其中的一个重点说说。这就是奥运会奖牌的设计方,LVMH旗下的奢侈珠宝品牌,尚美巴黎Chaumet。这也是奥运历史上,第一次聘请珠宝品牌设计奖牌。

但话说回来,奢侈珠宝品牌那么多,比如,宝格丽、蒂芙尼、雷波西,哪一个的名气都不低。那么,巴黎奥运会为什么偏偏选了尚美巴黎呢?

咱们得先交个底,这里面肯定有它的母公司,LVMH的因素。毕竟,LVMH是今年奥运会的最大赞助商之一。

但除此之外,还有个原因,就是

尚美巴黎特别擅长讲历史故事,它能把自己跟法国的国家历史紧紧地绑定在一起。

前段时间,自媒体《那个NG》发了一篇文章,专门分析了尚美巴黎。

首先,尚美巴黎起点很高。1802年,尚美巴黎的创始人马里-艾蒂安·尼铎(Marie-Étienne Nitot),成了拿破仑的御用珠宝匠。被称为法国国宝的拿破仑一世“加冕之剑”,就是由尼铎设计的。拿破仑的两任皇后约瑟芬和玛丽·路易丝的冠冕也出自尚美巴黎。据说,尚美巴黎从创立到现在,前前后后制作过两万多顶冠冕。这就让它成了跟法国皇室绑定最紧密的珠宝品牌之一。

其次,在后续的设计中,尚美巴黎继续保留了大量的历史元素。比如,他们出过一个系列,就叫“约瑟芬皇后系列”。再比如,尚美巴黎的品牌logo就是一顶冠冕。再比如,尚美巴黎在设计中经常运用“蜜蜂”这个元素。而蜜蜂,正是拿破仑的家族徽记。

最后,在品牌营销方面,尚美巴黎被称为珠宝界的“顶级隐奢”。这说的是它的营销方式,几乎不打硬广,主要就靠文化事件。比如,2017年,尚美巴黎在北京故宫举办了珠宝展,这也是他们首次把“冠冕之剑”带到法国之外展览。再比如,2018年,尚美在东京三菱一号馆美术馆举办了定制珠宝展览,2019年在摩纳哥的格里马尔迪会议中心,举行了皇室珠宝文物展览等等。这些动作的目的,也是为了塑造自己的文化属性。

好,关于尚美,咱们先说到这。从中我们也能看出,

一个奢侈品牌是怎么修建护城河的?关键就在于,抓住自己的历史叙事。这是其他品牌无法复制的部分。

借用爱马仕前总裁让-路易·杜马的话说,奢侈品的出现从来都不是什么意外,它的本质就是历史的表达。

最后,总结一下,今天说了两个话题。

第一,谷歌大脑图谱包含哪些关键信息?这个图谱让我们看到了,1立方毫米的脑组织中,所包含着宇宙级的复杂结构。大脑连接组学,也是人类解码自身的一把关键钥匙。

第二,尚美巴黎是怎么成为奢侈品牌的?关键在于,他们把历史故事作为护城河,不断强化自己的历史叙事。而这个历史叙事,恰恰是其他品牌无法复制的。

好,以上就是今天的内容。《得到头条》,明天见。

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