即便是大腦中最簡單的神經元網絡也是由數百萬的連接所構成，探究這些龐大的網絡對了解大腦的運作機制至關重要。

由艾倫腦科學研究所、哈佛醫學院和Flanders神經電子學研究中心(NERF)的R. Clay Reid、Wei Chung Allen Lee和Vincent Bonin領導的一個國際小組，發布了迄今為止最大的大腦皮層神經元連接網絡，揭示出了有關大腦中網絡組織機制的幾個關鍵要素。他們的研究結果發布在3月28日的《自然》（Nature）雜志上。

艾倫腦科學研究所資深研究員R. Clay Reid博士說：“這是近十年前啟動的一個研究項目的一次高潮。大腦網絡太大、太復雜無法零碎地了解，因此我們利用了一些高通量技術來收集大腦活動和大腦布線的龐大數據集。我們發現這一努力是絕對值得的，我們正在了解有關大腦網絡結構及最終大腦結構如何與功能關聯的豐富信息。”

論文的主要作者、哈佛醫學院神經生物學講師Wei-Chung Lee博士說：“盡管這項研究是研究工作實質性章節中一個具有里程碑意義的時刻，這僅僅是個開始。通過發現回路布線和神經元網絡計算之間的關系，我們現在擁有了一些工具來著手對大腦實施逆向工程。”

Flanders神經電子學研究中心項目負責人Vincent Bonin說：“數十年來，研究人員一直在孤立地研究大腦活動和布線。我們所取得的成果就是以前所未有的細節為這兩個領域架起橋梁，將神經電活動與它們彼此之間的納米級突觸連接聯系起來。”

Lee補充說：“我們已在大腦皮層網絡中發現了模塊結構的首批解剖學證據，以及神經元間功能特異性連接的結構基礎。我們采用的方法使得我們能夠定義神經回路的組織原理。我們現正在做好了準備去發現大腦皮質連接模體（motif），它們有可能是大腦皮層網絡功能的基本構件。”

Lee和Bonin首先在小鼠視覺皮層中鑒別了響應特殊視覺刺激，例如屏幕上的豎條或橫條的神經元。Lee隨后制作了超薄腦切片，捕獲了這些目標細胞和突觸數百萬張詳細的圖像，隨后進行了三維重建。美國兩海岸的注釋者團隊同時通過一些3D圖像追蹤了單個神經元，并定位了單個神經元之間的連接。

分析這些豐富的數據生成了一些結果，包括第一個直接的結構證據支持這一觀點：完成相似任務的神經元比執行不同任務的神經元更有可能彼此連接。并且，盡管與執行完全不同功能的許多其他神經元纏結在一起，這些連接更大。

Reid 說：“這項研究獨特的組成部分是結合了功能成像和詳細的顯微鏡學。這些微觀數據達到了前所未有的規模和細節。我們通過首先了解了特定神經元的功能獲得了一些非常強大的知識，隨后觀察了它是如何連接完成相似或不同工作的神經元的。”

Reid說：“這就像一個樂手隨機就坐的交響樂團。如果你只聽附近的一些音樂家，這沒有意義。通過聽每一個人，你將會理解音樂；它實際變得更加簡單了。如果隨后你去問詢每個音樂家都聽誰的，或許你甚至可以搞清楚他們是如何創作音樂的。這里沒有指揮，因此管弦樂團需要進行溝通。”

大腦神經元組成了復雜而龐大的網絡，這一網絡控制著我們的行為和情緒。大腦內到底有多少種神經元，數十年來這個問題一直困擾著科學家們。哥倫比亞大學的研究人員在2016年3月的Cell雜志上發表兩篇文章，向人們展示了一種能夠全面鑒定神經元類型的新方法。這種方法將成為強大的神經學研究工具，幫助人們定量分析大腦所有區域的神經元多樣性。

來自貝勒醫學院，德國蒂賓根大學等處的研究人員以前所未有的分辨率，繪制了一副成體小鼠大腦皮層神經圖譜，并從中找到了15種不同類型的神經元，其中有一些是首次被發現。這一研究成果公布在2015年11月的Science雜志上。

不同的大腦區域必須相互溝通才能控制復雜的思想和行為，但目前對于這些區域組織成為廣闊神經元網絡的機制卻相對知之甚少。在發表在2014年2月Cell雜志上的一項研究中，研究人員繪制出了一張小鼠全腦圖譜，揭示了大腦皮質中數百條神經元通路。這一在線開放獲取的交互式圖像數據庫：小鼠連接組項目（Human Connectome Project），為有興趣研究整個大腦皮質網絡構造和功能的研究人員提供了一個寶貴的資源。