科技前沿信息科学发现游戏显着加速了神经科学研究过程

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一个新的科学发现游戏是让视频游戏玩家显著加快重建的脑细胞，在21根本任务的复杂架构ST世纪脑科学。

Mozak是由华盛顿大学游戏科学中心与艾伦脑科学研究所合作开辟的一款新游戏，它使公民科学家能够对动物和人类大脑不同区域的神经元进行完整的三维重建。弄清晰不同形状的神经细胞是分析它们如何组装成构成我们大脑的巨大电路的基本第一步。

自从Mozak于11月推出以来，新手玩家 - 每天约200人 - 和Allen Institute神经科学家能够比以前的方法快3.6倍重建神经元。该游戏提供了一个框架，可以大大增加能够解决神经科学这一核心任务的人数。

在追踪复杂形状的神经元时，玩家的表现也优于计算机。通过最小的疏忽，他们可以完成70%到90%的完成重建，而最有效的计算机生成的重建大约需要10%到20%。

这种方法类似于Foldit，这是一个由同一个UW团队开辟的解谜游戏，它使用视频游戏玩家来预测蛋白质的折叠方式。

“新技术使我们能够创建单个神经元的三维图像，但我们对这些脑细胞进行编目，绘制其结构并理解它们之间关系的能力向来非常缓慢，”游戏科学中心主任ZoranPopović说道。 Paul G. Allen计算机科学与工程学院教授。“在处理和分析数据方面存在很大的瓶颈，这是Mozak社区正在发挥巨大影响的地方。”

Mozak还使艾伦研究所的研究人员能够摆脱需要复杂培训和广泛专家投入的工具，而不会牺牲质量。

“Mozak是我们与公民神经科学家合作回答有关大脑中细胞类型多样性的问题并帮助我们更快地达到科学目标的绝佳机会，”艾伦研究所的形态学研究员Staci Sorensen说。脑科学。“真正令人兴奋的是，世界上的一般 人可以在很短的时间内被教导如何在与长期这样做的专家相同的水平上重建神经元。”

新玩家还可以从专家神经科学家那里获得实时反馈，这一独特功能使Mozak玩家能够更快地获得世界一流的专业知识。Mozak还要求多个玩家就神经元的形状达成一致意见，从而获得前所未有的准确度。通过提供不仅由一个或两个科学家确认的重建，而且由一系列独立工作的训练有素的玩家确认，Mozak实际上可以为神经科学提供首次经过验证的黄金标准重建。

根据BRAIN咨询工作组的神经科学家Jane Roskams的说法，Mozak的创建部分受到了对BRAIN计划等全球项目产生的数据分析需求的不断增长的启示。“我们仍然不知道简单问题的答案 - 比如单个大脑中存在多少种不同类型的神经元 - 但了解它们的物理形态是这一点的关键部分。映射和分析神经元将有助于我们了解它们的意义。结构与大脑功能有关，无论是在健康的大脑中，还是作为疾病的标志，“罗斯卡姆说。

Mozak向玩家展示神经元的放大体积图像 - 神经元是一种在整个神经系统中传递信息的关键脑细胞 - 并要求观察者追踪或绘制其可见的分支，这些分支也可能在更具挑战性的区域中显示为断开的点数据的。

研究人员表示，许多神经元具有精细且高度分枝的结构，人眼可以比单独的计算机更好地区分。人们也倾向于更好地从微弱的，有时不延续的数据判断可能的详细结构。然而，计算机更擅长执行繁琐的任务，这些任务可能会花费很长时间，并且可以更快地从清楚延续的数据重建。Mozak以全新的方式将人员和计算结合在一起，共同解决这一巨大问题。

“这不是关于人们击败计算机的故事，因为人们正在使用这些计算工具的子集，”Popović说。“这是关于利用计算机可以做得很好的事情以及人们在接受培训后做得非常好的事情，形成一个能够解决科学中未解决的挑战的共生超级大国。”

艾伦脑科学研究所的高级研究员史蒂芬史密斯说，直到最近，神经科学实验室一周能够追踪一个神经元。史密斯说，Mozak可以大大加快这一进程，但完全理解神经网络需要追踪数千个神经元。

在未来，Mozak玩家可能会提供数据，使人工智能和计算机视觉工具能够在更大范围内重建神经元变得更智能，更有效。

史密斯说：“为了使我们在理解人类大脑功能方面取得发展，我们最终需要完全自动完成这项任务。” “但是为了进一步进展我们的人工智能和计算机视觉工具，我们需要大量的跟踪和注释数据，这些数据是莫扎克公民科学家将要产生的。他们将提供基本事实。” 研究人员表示，从新兴Mozak专业技术的生产力来看，这将比预期更早发生。

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