中国首次绘制灵长类脑图谱,揭示高级认知奥秘

中国科学家在脑科学领域取得了突破性进展,首次绘制了灵长类动物的脑图谱。这项研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、华大生命科学研究院等国内科研机构联合法国、瑞典、英国等多国科学家共同完成,成果发表在《细胞》系列期刊上。
此次研究覆盖了从爬行类、鸟类、啮齿类到非人灵长类和人类等关键物种,进一步扩充了国际脑图谱在跨物种比较和时空动态解析方面的内涵。与以往的研究不同,这次的成果有望推动从结构到功能研究的跨越,为深入解密大脑提供了全新视角与关键手段。
跨越性的研究成果
中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明表示:“我们的脑计划比其他国家,尤其欧美的脑计划更为广泛、更为全面。除了基础脑科学以外,我们很重视它的实际应用,特别是在脑疾病的诊断治疗方面,以及对新一代类脑人工智能的推动。”
作为我国重点培育的国际大科学计划之一,脑图谱大科学计划的核心目标逐步聚焦在绘制非人灵长类动物和人脑全脑的单细胞精度的神经联接图谱。本次成果由超过300人的团队共同完成,将为理解脑功能机制提供重要支撑。
绘制猕猴前额叶神经元全脑联接图谱
在灵长类动物的大脑中,前额叶皮层被认为是“执行中心”,负责分析信息、决策执行等高级认知功能。中国科学家首次绘制了“非人灵长类前额叶皮层单神经元分辨率的全脑联接图谱”,为深入解析灵长类高级认知功能的神经机制提供了重要的理论基础。
利用自主研发的单神经元形态重构技术,科研团队重构了猕猴前额叶皮层中2231个神经元的全脑联接。研究发现,与小鼠相比,猕猴前额叶神经元具有高度的靶向专一性,更少的轴突分支和相对更集中的末梢分布。
“每个神经元的靶向都是非常单一、非常专一化的,这种单一投射、布线的规则,能够帮助我们将来设计更好的人工智能的算法或器件,去模拟我们人脑的高级认知功能。”——中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级研究员严军
脑图谱大科学计划进入关键阶段
从鼠脑约7000万神经元,到猕猴脑约60亿神经元,再到人脑约860亿神经元,体积和复杂度呈指数级增长。最新取得的系列成果,让脑图谱大科学计划的研究目标从小型动物迈进到绘制灵长类全脑联接图谱的关键阶段。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心副主任师咏勇表示:“脑图谱计划可以理解为生命科学领域里的另一个基因组计划,而它比基因组计划的要求更高。”
“我们希望在10年之内,完全把猕猴的全脑联接图谱搞清楚,更进一步理解人脑的功能,包括解决疾病的问题。”——中国科学院院士蒲慕明
这一计划的成功实施将有助于推迟阿尔茨海默病等神经退行性疾病的发病年龄,为社会贡献实质性价值。
此次研究不仅在基础科学领域取得了重大突破,也为未来类脑人工智能的发展提供了重要启示。随着研究的深入,科学家们将继续探索大脑的奥秘,为人类健康和科技进步贡献力量。