作者：Amy Sterling 四年前，一款名为 Eyewire 的公民科学游戏在 Seung Lab（当时在 MIT，现位于普林斯顿）孵化。其目标是让游戏玩家挑战一项阻碍神经科学发展数十年的难题：绘制大脑图。多年来，该项目不断发展。数十万人提供了帮助，促成了 新发现 和令人惊叹的 神经元可视化。
科学英雄在行动 图片来源：Zoe Gilette 经过多年的努力，Eyewire 的首个扩展包 Mystic 将于 6 月 30 日上线，任何符合条件的 Eyewire 玩家都可以参与。Mystic 将玩家传送穿越大脑维度；具体来说，从 Eyewire 的小鼠视网膜世界转移到斑马鱼的后脑，我们简称其为 zfish。我们正在绘制一个与人类脑干相似的区域。这是一个在运动控制中很重要的连接点，包含称为“整合神经元”的细胞，它们能转换与运动相关的信号。斑马鱼是小型动物，被广泛研究有两个原因。首先，幼年斑马鱼是透明的，研究人员可以透过活体组织看到神经元。其次，存在一个大型的“突变数据库”，允许研究人员研究当特定基因或细胞发生改变时会发生什么不同。自 Eyewire 于 2012 年底推出以来，游戏玩家一直在以纳米级的精度重构小鼠视网膜的神经元，通过解决谜题。这些 3D 谜题的碎片是通过人工智能（AI）生成的，使用了体积分割一系列图像的方法。Eyewire 自成立之初就处于人类智能与人工智能的交汇点，因此，接下来的篇章伴随着人工智能的进步也显得十分契合。在 Mystic 中，人机协作得到扩展，允许玩家直接调整一个名为 Msty 的人工智能的阈值，Msty 的名字来源于“最小生成树”（Mean Spanning Tree），这是一种确定相邻的 3D 超体素是否属于同一组的方法。通过上下调整，玩家可以控制软件自动映射分支的速度——以及多么“鲁莽”——从而实现人机之间为解决大问题而进行的精妙合作。Mystic 数据集的空间分辨率比 Eyewire 高 3.3 倍——每个像素为 5 纳米——与 Eyewire 不同的是，这些新图像揭示了线粒体和囊泡等细胞内结构。同样与 Eyewire 不同的是，Mystic 体积中包含了来自康奈尔大学 Emre Aksay 团队的功能数据。他们使用双光子钙成像技术，揭示了活的整合神经元的放电模式。接下来，Mystic 的科学负责人 Ashwin Vishwanathan 使用电子显微镜高分辨率成像了先前功能成像过的相同大脑区域。在对齐数据集并对其进行 AI 训练后，下一步是通过全球公民科学家的帮助实现突触分辨率的重构。“这项研究有两个目标，”Vishwanathan 说。“一是绘制负责编码眼球位置的所有细胞的突触伙伴，二是分类和识别潜在的新细胞类型。”该区域的许多神经元尚未被绘制。还有很多需要探索的地方。我们估计 Mystic 中仍有 1,000 个未完成的神经元，占斑马鱼神经系统的 1%。Mystic 扩展标志着新数据集首次在 Eyewire 中 playable。
图片由 Hyunah Choi、Karyll Catubig 和 Alex Norton 绘制。尽管人工智能取得了进步，但重构这些细胞对于人类或机器单独完成来说仍然过于复杂。人类洞察力与快速的机器性能的结合，说明了更广泛的机器学习生态系统：机器增强其人类同行的洞察力。虽然数十万科学项目参与者远非微不足道，但如今的大型游戏通常每月都有数百万活跃用户。我认为如果更多的游戏玩家知道公民科学项目，他们会更愿意提供帮助。多年来，在 Eyewire，我们一直从那些利用人类大脑 讲故事的天性 的游戏中汲取灵感，以传播对科学的热爱。我们已经超越了大脑可视化，进入了游戏可视化，让神经科学英雄们栩栩如生。这群灵感来源于玩家本身的超级游戏玩家，在游戏中踏上冒险之旅，伴随着故事和艺术。在许多情况下，他们会遇到来自未知世界的奇幻生物。为公民科学增加叙事是一个日益增长的趋势。像 Sea Hero Quest 和 EVE Online 的 Project Discovery 这样非常成功的项目，将冒险和目标的故事融入其中，激励用户玩他们的游戏。人类大脑处理叙事的方式与处理事实不同，一些研究人员假设我们进化出 专门用于讲故事的神经机制。不幸的是，在公民科学领域内外，科学家们并不经常以引人入胜的知识探索之旅的形式呈现他们的研究成果。也许我们可以都从游戏的任务中学习，以接触到更多的人。在 Mystic 的案例中，神经科学英雄的故事在 story.eyewire.org 上发布了新篇章。受科学的启发，英雄们勤奋地工作，以推进人工智能和其他尖端技术，从而增进人类对大脑的理解。
Daniela Gamba 为 Eyewire 绘制。尽管这些英雄充满想象力，但她们并非纯粹虚构。玩家是这个更宏大的科学故事中的英雄。以 Gary Heil 为例。这位 Eyewire 玩家的表现超出了游戏的范畴。Gary 创建了 Scoutslog，一个对高级游戏至关重要的游戏内工具。多年来，他一直使用 Eyewire API 编写有用的插件，甚至为 Mystics 创建了一个特殊区域。其他玩家帮助我们进行 beta 测试或提供关于潜在新功能的有益反馈。所有参与游戏的人都在推动科学进步。公众参与科学传统上受限于在发现发生后才了解。得益于互联网，这种情况正在发生很大变化，尽管在做出突破性发现的场合获得一个席位仍然可能是一个挑战。公民科学在其打破科学壁垒的征程中仍处于早期阶段，我们需要数年甚至数十年才能看到它将产生多大的影响。至少有一点现在仍然是确定的。科学过去是，现在也是一个激动人心的故事。我们 Eyewire 的团队很荣幸也很兴奋地邀请任何拥有互联网连接的人，无论身处何地，通过玩 Mystic 来帮助我们书写下一章。
Amy Sterling 是 EyeWire 的执行董事，EyeWire 是一个由全球四分之一百万人参与的大脑绘图游戏。Sterling 曾就众包问题向白宫科学技术政策办公室和美国国会提供咨询，她是神经科学可视化领域的领军人物，涵盖了从互动网页到虚拟现实的各种形式。 想要更多公民科学？查看 SciStarter 的 项目查找器！涵盖各个研究领域、任务和年龄段的 1100 多个公民科学项目，总有一款适合您！
