什么是连接组？大脑的布线图，以及迄今已绘制的所有大脑

连接组： 一颗大脑中全部神经元及其连接的完整图谱。

连接组学： 绘制和研究连接组的科学。

神经元： 向其他细胞传递电信号和化学信号的神经细胞。

突触： 两个神经元之间的连接，一个神经元通过它把信号传给下一个。

轴突： 神经元用来向其他细胞发送信号的长纤维。

电子显微镜（EM）： 用电子束而不是光来成像，清晰度足以看到单个突触。

校对： 检查并纠正计算机在大脑图像中对神经元的追踪结果，历来是绘制过程中最慢、最昂贵的环节。

神经可塑性： 大脑随时间改变自身连接的能力，我们正是借此学习和形成记忆。

全脑模拟（whole brain emulation）： 在计算机上运行某一颗特定大脑的精确模型，也称为意识上传（mind uploading）。

连接组是大脑的布线图。它记录有哪些神经元、它们在哪里，以及每个神经元与哪些其他神经元相连。在最精细的层面，它会显示每一个突触，也就是一个神经元把信号传给另一个神经元的微小连接点。可以把它想象成一张城市地图，它画出的不只是每一条马路，还有每一条车道、每一扇门，以及哪扇门通向哪条街。

这个词在不同尺度上使用。神经连接组绘制的是单个神经元及其连接，目前只在小型动物和哺乳动物大脑的小片段上完成。宏观（或功能）连接组利用活人的 MRI 扫描，以毫米级的分辨率绘制脑区之间的主要通路。化学连接组则进一步标出哪些神经元释放、又对哪些化学物质产生反应，这些化学物质会改变脑回路的行为；截至 2025 年，只有秀丽隐杆线虫（C. elegans）拥有化学连接组（维基百科：连接组）。

connectome 和 connectomics 这两个术语由神经科学家于 2005 年各自独立提出：一位是印第安纳大学的 Olaf Sporns，另一位是瑞士洛桑大学医院的 Patric Hagmann。两人都仿照 genome（基因组）一词造词，灵感来自人类基因组计划读取全部人类 DNA 的努力。如果说基因组是全套遗传指令，那么连接组就是全套神经连接。

这个词能被广大读者所知，要归功于神经科学家 Sebastian Seung。他在 2010 年做了一场 TED 演讲，题为 I am my connectome，主张我们是谁就写在我们的神经连接里。2012 年他又出版了一本书，书名为 Connectome: How the Brain's Wiring Makes Us Who We Are（维基百科：连接组）。Seung 后来参与领导了 FlyWire，这个项目绘制出了完整的成年果蝇大脑。

标准方法分四步。第一步，对大脑或一小块大脑进行保存和染色，使细胞膜清晰可见。第二步，把它切成数千张薄片，每一片都比人的头发细得多，或者一层一层地削去。第三步，用电子显微镜给每一张切片成像，清晰度足以看到单个突触。第四步，计算机把这些图像拼接成三维体积，并逐片追踪每一个神经元，再由人来检查追踪中的错误。

最后一步，也就是校对，一直是瓶颈。计算机只要在某一张切片上跟丢一个神经元，就可能把两个细胞合并，或者把一个细胞拆成两个，而这些错误会扩散到整幅图谱。绘制成年果蝇时，校对工作由数百名科学家和志愿者花了数年完成。AI 大大提高了追踪的准确度，新方法则希望进一步减少检查工作。

其中几种方法用光取代了电子显微镜。一种方法由哈佛大学 Jeff Lichtman 的实验室首创，称为 Brainbow，它用 100 多种不同的颜色标记单个神经元，以便区分。另一种由冷泉港实验室的 Anthony Zador 提出，给每个神经元贴上独一无二的 DNA 条形码，再通过测序读出连接。E11 Bio 的 PRISM 方法结合了蛋白质条形码、经过物理膨胀以便普通光学显微镜也能看清细节的组织，以及能自我检查的 AI。E11 Bio 称，PRISM 可使绘制成本最多降低到原来的百分之一（Asimov Press）。

每个项目所需的时间都在缩短，这是该领域最重要的趋势。第一个连接组，即秀丽隐杆线虫（C. elegans）的 302 个神经元，在 1986 年发表之前，花了十多年时间人工描摹电子显微镜图像。拥有近 140,000 个神经元的成年果蝇，FlyWire 联盟用了数年，由数百名科学家和志愿者检查计算机的追踪结果。MICrONS 项目的一立方毫米小鼠大脑，则用了 150 多名研究人员大约七年时间（Allen Institute）。

把这张表从上往下看，提速一目了然。每一幅新图谱都比上一幅大得多，往往大几百倍，而所花的时间却差不多，甚至更短。原因是显微镜更快、存储更便宜，最重要的是 AI 能在成千上万张图像中追踪神经元，出错越来越少。如果这个趋势延续下去，绘制整个哺乳动物大脑只是几年的事，而不是几代人的事。

连接组学的历史是先缓慢起步、随后突然加速的故事。从一条线虫走到一只昆虫用了几十年，而从一颗小型昆虫大脑走到哺乳动物和人类大脑的片段，只用了几年。

其中有两幅图谱格外突出。成年果蝇是迄今绘制的最大的完整大脑，也是第一个布线图被变成可运行模型的复杂大脑：根据这幅图谱建立的计算机模拟，预测了果蝇尝到糖时哪些神经元会放电，以及这如何驱动进食，对真实果蝇的实验证实了这一预测（Nature）。MICrONS 的小鼠图谱之所以重要，是因为科学家在小鼠观看视频时记录了这些神经元的活动，随后又绘制了同一批神经元的布线，从而把回路在做什么与它是如何构成的联系了起来。

极其庞大。人类大脑约有 860 亿个神经元（PNAS），突触连接的数量级约为 100 万亿。作为对比，人类基因组约有 30 亿个碱基对，所以连接组包含的连接数比基因组包含的字母数多出几万倍。哈佛大学和谷歌绘制的那一立方毫米人类大脑皮层，是在癫痫手术中从一位患者身上取下的，大小约相当于半粒米，却产生了 1,400 TB 的数据。

绘制这幅图谱的科学家估计，整颗小鼠大脑产生的数据量将是它的约 1,000 倍（ScienceDaily），而人类大脑又比小鼠大脑大一千多倍。这意味着，用同样的方法给完整的人类连接组成像，数据量将远超任何已存储过的数据集。但基因组测序的历史是一个有用的参照：第一个人类基因组花了约 13 年和数十亿美元，如今一天就能读完，只需几百美元。连接组学现在所处的位置，就是成本大幅下降之前的基因组学。

还有一个更难的限制。如今，神经元级的连接组只能由保存好的组织制成，也就是说，对任何大型动物而言，只能在死后进行。非侵入式成像只有在小型、近乎透明的动物身上才能看到单个神经元的工作，例如斑马鱼幼体。目前还没有任何技术能读出活人大脑中的每一个突触。

大多数神经科学家认为，记忆至少在很大程度上存储于神经元之间连接的模式和强度中。当您学到新东西时，一些突触变强，一些变弱，还有新的突触形成。这就是神经可塑性，它意味着您的连接组不是固定不变的：它每天都在变化，并且与任何其他人的都不同，即使是同卵双胞胎也不例外。

这正是 Seung 提出“您就是您的连接组”这一主张背后的思路。如果它是对的，那么一幅足够精细的连接图谱就会包含您的记忆、技能和个性，这恰恰是连接组学成为意识上传基础的原因。我们的指南2026 年的意识上传解释了一幅图谱如何变成一个可运行的心智。

布线图大概并不是故事的全部。每个突触的强度、改变回路行为的化学物质，以及神经元周围的支持细胞，都很重要，这也是科学家还会谈论化学连接组和活动记录的原因。但果蝇的结果令人瞩目：一个主要根据布线建立的模型，预测出了真实的行为。这表明，连接组所包含的、构成一颗大脑本身的东西，比怀疑者预想的要多得多。

人类连接组计划是一项大型工作，由美国国立卫生研究院资助，主要由圣路易斯华盛顿大学与明尼苏达大学组成的联盟牵头，利用健康志愿者的 MRI 扫描来绘制健康人类大脑各脑区之间的连接。它工作在宏观尺度上，以毫米为单位测量脑区之间的主要通路，而不是单个神经元。

这使它与果蝇和小鼠的图谱截然不同。它无法显示单个突触，但可以在活人身上大规模进行，并随时间重复。它的数据帮助科学家理解了大脑网络在不同人之间有何差异，又如何随年龄和疾病而变化。医生甚至已开始用连接组图谱来规划脑部手术和脑刺激，这种方法在 2012 年首次被称为连接组外科。

下一个重大里程碑，是一颗小鼠大脑完整的神经元级图谱，约有 7000 万个神经元。它将成为第一个完整的哺乳动物连接组，而小鼠与人类的大脑组织结构有很多相似之处。美国政府为此已经铺垫了十年：情报研究机构 IARPA 在 2016 年启动了 MICrONS 项目，绘制一立方毫米的小鼠皮层；NIH 在 2023 年启动了名为 BRAIN CONNECTS 的 $1.5亿 计划，用于开发绘制整颗大脑的工具。

E11 Bio 的目标是在大约五年内、花费约 $1亿，用成本更低的 PRISM 方法绘制一颗完整的小鼠大脑（Asimov Press）。Eon Systems 这家初创公司曾报告称，在 2026 年 3 月让一颗完整的果蝇大脑模型在模拟身体中运行起来，它表示下一个目标是小鼠大脑（The Decoder）。如果一颗完整的小鼠大脑被绘制出来并作为可运行模型跑起来，那么人类大脑可以被复制这一论点就很难被驳倒。

连接组首先对医学很重要。许多脑部疾病被认为涉及连线或工作方式不同的回路，这些回路的图谱帮助科学家理解从癫痫到抑郁症的各种病症，并规划治疗。它们对人工智能也很重要：大脑仍是我们所知的唯一通用智能，它的布线可以指导我们如何高效地构建智能。

它们还关系到人类最古老的问题：我们究竟会怎样。2026 年 10 月，微软 AI 首席执行官 Mustafa Suleyman 表示，谷歌联合创始人 Larry Page 曾对他说，他预计到本世纪末，自己将以某种超越人类的形态探索星系，而 Elon Musk 回复说 Page 可能是对的。我们的指南数字永生和冯·诺依曼探测器解释了这个计划。它的每个版本都依赖连接组学：您无法复制一个您无法绘制的心智。

即使是您大脑的完美图谱，也只是一幅图谱，而不是一部回忆录。它不会告诉您哪些记忆对您最重要，您为什么做出那些选择，或者您希望孙辈知道什么。这些只有您自己能用自己的话说出来，而如今要确保它们留存下去，唯一的办法就是把它们记录下来。

这正是 Persona 的意义：一个根据您自己的记忆和克隆出的您自己的声音构建的、属于您的 AI 肖像，您的家人在您去世后可以与它交谈，听到它的声音。您通过交谈、回答问题和讲述故事来构建您的 Persona，可以用语音，也可以打字，您的 Persona 会从每一次对话中学习。构建是免费的：您可以获得 25 条记忆，无需绑定银行卡，也没有时间限制，您的免费构建永不过期。付费方案起价为每月 US$14.99。

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本页是我们系列内容的一部分，该系列关注这场试图超越肉身的竞赛背后的人物与科学。

• 数字永生：Larry Page 与上传心智的竞赛：这一切的起点，以及我们离复制一个心智还有多远。

• 什么是冯·诺依曼探测器？Larry Page 的星系计划：Page 计划核心的自我复制航天器。

• Larry Page 为什么称 Elon Musk 是物种主义者：Musk 称这场争论促成了 OpenAI。

• Larry Page 对 AI 与永生的看法：他的过往记录，既有他自己的话，也有他人的叙述。

• 2026 年的意识上传：我们还有多远？：科学距离复制一颗人类大脑还有多近。

• 试图永生的亿万富翁：谁在长寿和数字永生上投入了多少。

• 如何永生：人们尝试过的所有方法：从医学到意识上传的每一种途径。

• 2026 年的人体冷冻技术：费用、原理与报名者：它要花多少钱、如何运作，以及谁已经报名。

定义和历史来自维基百科上的连接组词条。大脑图谱来自 OpenWorm、Live Science、NIH、Nature、ScienceDaily 和 Allen Institute，神经元数量来自 PNAS。E11 Bio 的信息来自 Asimov Press，Eon Systems 的信息来自 The Decoder。我们已于 2026 年 10 月 30 日核对了每一个来源。

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