中国在脑图谱研究领域取得突破性进展

中国科学家在脑图谱研究领域取得了突破性进展,这是全球首次实现从啮齿类到灵长类的单细胞分辨率脑图谱绘制。这一成果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,并在《细胞》系列期刊以专刊形式发表。
此次研究成果覆盖了爬行类、鸟类、啮齿类、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。这一系列成果不仅在结构上实现了突破,更为深入解密大脑功能提供了全新视角与关键手段。
“一体两翼”战略助力脑科学发展
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,中国的脑计划比其他国家,尤其是欧美的脑计划更为广泛和全面。除了基础脑科学以外,中国还重视其实际应用,包括脑疾病的诊断治疗和新一代类脑人工智能的发展。
这一战略被称为“一体两翼”,“一体”指的是基础研究,而“两翼”则是两个重大的应用方向。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。
世界首次绘制非人灵长类脑图谱
在灵长类动物的大脑中,前额叶皮层被认为是“执行中心”,负责分析信息和决策执行等高级认知功能。然而,其神经联接规律一直不为人知。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,涵盖了前额叶皮层的主要神经元类型。
“每个神经元的轴突在三维空间中被描绘出来,提供了一个三维全息的、非常细致的信息。”——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,这项计划可以理解为生命科学领域的另一个基因组计划,但其要求更高。人脑的神经元联接数量级庞大,这将开创神经科学和脑科学研究的新领域。
“我们希望在10年之内,完全搞清楚猕猴的全脑联接图谱,并进一步理解人脑功能,包括解决疾病问题。”——中国科学院院士蒲慕明
科学家们希望通过这项计划,能够延缓阿尔茨海默病的发病年龄,早发现病症并进行干预,从而为社会做出直接贡献。