在综合计算机模型中捕获的皮质神经元多样性

艾伦脑科学研究所已经建立了第一个全面的，可公开获得的预测性神经元模型数据库，以及它们的相应数据。在《自然通讯》杂志上发表的两篇文章中介绍了广义的泄漏集成并发射(GLIF)模型和生物物理详细模型。

“构成神经网络的各个组成部分的这些数学-物理模型的发布，是我们十年来了解大脑的重要里程碑”，艾伦研究中心总裁兼首席科学家Christof Koch博士说。脑科学。“我们现在试图了解这些元素的大量组合如何引起行为，知觉和生命本身的感觉-意识。”

GLIF和生物物理模型是根据艾伦细胞类型数据库(Allen Cell Types Database)中广泛的数据构建的：艾伦细胞类型数据库是小鼠和人脑中皮质神经元的一个巨大的公共可用存储库。该数据库于2015年启动，包含从单个细胞收集的电生理，形态和转录组学特性，以及模拟细胞活性的模型，所有这些都朝着细胞类型的“周期表”建立。

艾伦研究所的科学家内森·古文斯(Nathan Gouwens)博士说：“该项目证明了艾伦研究所的跨学科合作与团队精神。”“五年前，我们所有人开始共同努力，为Allen Cell Types数据库构建管道。现在，我们有了一个并行管道，可以为数据库中的每个细胞生成模型。”

GLIF模型可重现神经元的尖峰时间，并捕获神经元内部发生的抽象转换。这些模型的优点是需要相对较低的计算机能力来进行仿真，这意味着对组成鼠标大脑的数百万个神经元进行建模是可行的。生物物理模型更加详细。这样，它们准确地表示了在树突树和神经元细胞体上重现动作电位(神经脉冲)和其他形式的电活动的实际电压波形的机制。与GLIF模型相比，生物物理模型执行的计算能力要大得多。

Anton Arkhipov博士说：“我们已经建立了一个庞大的细胞模型库-从简单到复杂-可以像构建模块一样将它们放在一起，以构建更高级的电路模型，从而为神经科学界提供宝贵的资源。” ，艾伦研究所的科学家。

艾伦研究所的科学家斯特凡·米哈拉斯说：“这些模型可以用作大型仿真的基础，而且还可以了解某些细胞类型之间的区别。研究人员可以仅通过查看模型参数来对细胞类型进行分类。”

也许将来，可以在较大的模拟中使用多种细胞类型的详细模型来对神经系统疾病或精神疾病(例如癫痫症，自闭症或阿尔茨海默氏病)建模，并将虚拟扰动应用于细胞或细胞网络可能使我们看到大脑如何可能对特定疗法有反应。

华盛顿大学计算神经科学计划的联合主任艾德里安·费尔霍尔(Adrienne Fairhall)博士说：“这些研究通过将所有记录的反应都放在一个模型框架中，充分利用了艾伦独特的单细胞生理数据库。” 。“这在允许研究人员比较和潜在区分不同细胞类型的计算方面可以发挥巨大作用。”

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