【腦客中國·科研】于國強：人工智能助力探索膠質細胞在大腦中的作用

2024年7月3日晚20點，清華大學自動化系長聘教授于國強作為腦客中國科研第149位講者為大家帶來主題為《人工智能助力探索膠質細胞在大腦中的作用》的報告。以下內容節選自直播視頻：

1、背景介紹

首先感謝主持人的介紹，非常歡迎大家來參加我的報告會。今天的報告是分享過去幾年我課題組一直從事的一項工作，就是如何應用人工智能和機器學習的技術來幫助我們探索膠質細胞在大腦中的作用。

大家應該都知道大腦中包含了很多神經元，但大腦中其實不僅僅只有神經元，還包含另外一類非常重要的細胞，叫做膠質細胞。 膠質細胞包含三個主要的大類，第一類是星形膠質細胞，第二類是多突出膠質細胞，最后是小膠質細胞。

如圖上所示，我們可以看到星形膠質細胞往往會接觸突觸，多突觸膠質細胞會包裹髓鞘，小膠質細胞有點像是大腦里的免疫細胞，可以清理碎片保護大腦。

2、研究方向

我們為什么要研究膠質細胞？ 有人說它是大腦中數目最多的一類細胞，在過去的上百年一直被認為是非常被動的一種細胞，就如同它的名字所暗示的那樣。膠質膠水兒來源于同一個詞，大家一直以為膠質細胞其實也不過就是像膠水一樣把大腦給粘合在一起，讓它不要亂動，讓它能夠正常運行，如同是膠水把神經元給固定住。

但其實這種認識是有待探討的。 事實上，從進化的角度來講，如果我們比較斑馬魚，老鼠，大猩猩的類人猿等，以及人類細胞的在大腦中的那些分布以及形態，我們會發現人和老鼠的大腦最大的區別是在于膠質細胞而不在于神經元。人腦的膠質細胞要比對應老鼠的膠質細胞大好多倍，可能直徑上有大十幾甚至幾十倍。你可以想象一下，人腦是三維立體的，所以它在體積上所覆蓋的可能是上千倍，甚至更多。

有人開始懷疑膠質細胞到底是不是真的是被動的。如果你仔細看膠質細胞在大腦中的一些物理構造，你會發現膠質細胞是很有可能參與了腦的信息處理。

為什么這么講呢？ 如上圖所示，我們這個淺藍色標識的是膠質細胞，紫色、黃色、紅色分別是三個神經元。可以看到，黃色的神經元和紅色的神經元相互接觸的地方叫做突觸，膠質細胞在其中把這些突觸、神經元包裹在了一起的。

所以你可以想象膠質細胞它正好處在一個非常合適的位置上來監聽這些細胞，同時他有可能是能夠釋放信號來指導這些細胞。而且你可以看到圖中所示的一個膠質細胞可以覆蓋好多個神經元，所以膠質細胞有可能能夠整合多個神經元的信息。

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