1. XenForo 1.5.14 中文版——支持中文搜索!现已发布!查看详情
  2. Xenforo 爱好者讨论群:215909318 XenForo专区

只要玩这款游戏,人人都可以是民间神经科学家

本帖由 漂亮的石头2015-02-11 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

    注册:
    2012-02-10
    帖子:
    486,020
    赞:
    46
    哪些游戏策略可以应用于科学研究?

    [​IMG] 方非,神经生物学民工,伪码农,关注所有 scale-free 网络。

    补充一个“众包”的例子,尽管严格地说,不能算作是游戏“策略”。

    介绍一个叫 EyeWire 的游戏 -- 人人都可以是民间神经科学家(citizen neuroscientist)。它的第一个成果发表在最新一期的 Nature 杂志上[1]。

    毫无疑问,神经科学是当前最火的科研领域(之一)。欧盟的人脑连接组计划(12 亿欧元,共 10 年)、美国的 BRAIN Initiative (每年 1~3 亿美元,持续 10 年)都在推动一件事情,就是绘制大脑的结构。

    而根据目前的估计,人脑有 10^11 个神经元,每个神经元通过 10^3 个突触与其它神经元相互联系形成网络。这个网络含有的信息量是巨大的[2]。要测量大脑的连接图谱,目前的研究方法是将大脑切片后再进行显微镜成像。以现在实际应用的传统光学显微成像数据为例,一个小鼠大脑(体积约为人脑的 1/1000)的数据是 750 GB [3]。而如果考虑最理想情况,假设能获得每个像素对应 1 nm 的人脑(体积约 1 L)电镜图像,需要的存储容量是 Google 公司目前容量的十万倍[4]。即使能存储这些数据,要分析它们也是很困难的。

    事实上,科学家们目前已经获得了电子显微镜下的大脑图像。比如下边这样的,看上去一点都不酷炫。

    [​IMG]

    图片中连通的区域属于同一个神经元。对于大量这样的照片,机器很难自动识别其中的哪些部分是连通的,哪些是分离的。于是 MIT 的 Sebastian Seung 研究组就开发了这个叫 EyeWire 的游戏,通过大家的智慧(苦力)来辅助机器在三维空间中识别和拼接神经元。拼接完成的图像是下边这样,看上去就非常酷炫了。

    [​IMG]

    上面图中每种颜色是一个神经元,根状的部分叫树突,膨大的部分是胞体。通过来自 130 个国家的 100,000 名玩家的努力,目前完成了视网膜中 195 根 BC 细胞的轴突(与树突相连的结构)和 79 根 SAC 细胞的拼接。研究人员通过这些结果,发现有两种 BC 细胞,分别与 SAC 细胞的近端和远端树突相连,这种距离上的差别可以导致信息从 BC 细胞传递到 SAC 细胞的时间差。这种时间差可能是哺乳动物眼睛识别物体运动的机制。

    尽管有 100,000 名注册玩家,但是,根据论文中的描述,排名前 100 的玩家贡献了 50% 的工作。说明玩家的参与热情不是很高。所以还需要更多人的参与,提高用户粘性,这是以后进行优化的方向。

    下面是游戏的链接和截图,有兴趣的同学来玩一玩吧。

    Sign Up | EyeWire

    [​IMG]

    [1] Kim et al., Nature 509, 331–336 (15 May 2014).

    [2] 仅考虑只含有 3 个节点的有向图,假设边的权值仅 -1、1、0 三种可能,分别代表抑制、兴奋、没有连接;节点到自身可以有边。可以计算出来,这样的图就有 16038 个。N 个节点的话,这个数字是 3^(N^2) 量级。

    [3] Oh et al., Nature 508: 207-214 (10 April 2014). 该研究中的实际数据。

    [4] 根据 http://what-if.xkcd.com/63/ 的推测,Google 的存储容量是 1.5*10^19 byte。

    查看知乎原文
     
正在加载...