我们大脑中作为思想基础的神经元通过其表面的微小树枝状结构相互连接，称为树突棘。现在，哥伦比亚大学祖克曼研究所的科学家和他们的同事们已经想出了由人工智能驱动的强大新软件，可以自动将这些树突棘映射到神经元的图片中，研究人员正在免费提供这种工具。

图： Cell Reports Methods

一篇详细介绍这项工作的论文“用于树突棘的准确和自动化恢复、分割和量化的深度学习管道”发表在 Cell Reports Methods 上。

“树突棘通常是第一个与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病有关的部位，”该论文的主要作者、Franck Polleux 博士实验室的研究生 Sergio Bernal-Garcia 说。“因此，更多地了解它们至关重要。”

树突棘目前大多是手动计数的。对数百张神经元图像进行艰苦的分析可能需要数周或数月的时间。使用名为 RESPAN（恢复增强脊柱和神经元分析）的新工具，“在计算机上只需几分钟，”伯纳尔-加西亚说。

RESPAN 可以自动识别树突棘，测量其体积、长度和表面积。该软件可以显示脊柱在细胞上的位置，并计算与细胞中心部分的距离，并在活体动物中做到这一点。它还提供了多个可选的图像恢复步骤，以帮助分析特别具有挑战性的图像，以及用户在其独特的数据集上训练其软件的方法。

RESPAN 不仅优于手动分析，而且比以前的神经元分析工具更准确，检测到的假阳性和阴性更少。

“通过使用我们免费提供的工具，研究人员可以大大提高其结果的一致性和信心，帮助解决生物医学科学中的可重复性危机，”该研究的资深和通讯作者、祖克曼研究所细胞成像平台前主任、现任俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心神经病学系定量成像主任卢克·哈蒙德说。

研究人员试图使 RESPAN 尽可能用户友好。“科学家们经常恢复使用手动方法，因为在分析困难图像时，为该任务而存在的软件包缺乏功能或准确性有限，”哈蒙德说。

“重要的是，用户无需了解任何编码即可使用 RESPAN，我们有一个 YouTube 教程来指导用户完成每个步骤。”

有了一种可以快速自动绘制神经元上每个树突棘的新工具，研究人员希望他们能够有新的发现。

“通过对神经元上的每个脊柱进行空间映射，我们现在可以发现某些位置是否更容易感染疾病，并开始询问不同区域的脊柱是否具有不同的分子特征，”伯纳尔-加西亚说。

RESPAN 可以在配备 NVIDIA GPU 的 PC 或笔记本电脑上运行。该软件是开源的，这意味着其他人可以随心所欲地修改它。“我们鼓励社区适应和改进 RESPAN，”伯纳尔-加西亚说。