我们接着聊脑科学的话题,在奥巴马宣布美国的脑计划以后,中国也于2021年开企中国版的脑计划,以“一体两翼”为发展战略,研究目标是在脑科学、脑疾病诊断与干预、类脑智能器件等前沿领域取得国际领先成果。具体如下:
“一体”——脑认知功能的基础研究:拟利用多种动物模型以及招募多个年龄段人群,从微观、介观和宏观水平构建大脑,如在单细胞水平对大脑进行基因和蛋白质表达谱分析,以及构建婴儿和儿童的大脑图谱等,解析脑认知原理,探索大脑的工作机制。
“两翼”之一——脑疾病诊断和治疗:通过建设“脑健康大数据平台”,结合多模态数据,打造集采集、分析、共享于一体的大数据平台,为脑疾病图谱、AI技术转化应用及预防干预研究提供支撑。揭示脑疾病发病机制,建立精准早期诊断标准和干预手段,研发早诊、优治与康复技术,为国际临床指南提供中国证据。
“两翼”之二——类脑计算与脑机智能:重点开发类脑芯片和无创脑机接口技术,推动神经科技的创新应用,为基础研究向临床应用转化提供新的动力,促进人工智能与脑科学的结合,发展类脑智能新技术。
在这个整体计划的支持下,目前中国的神经科学家骆清铭院士团队在25年7月的《自然》期刊在线发表研究成果,以1微米各向同性分辨率绘制出小鼠三维脑区和立体定位图谱(STAM) 。该成果主要内容如下:
- 超高分辨率与精细脑区划分 :团队创新运用完整小鼠脑尼氏染色和树脂固定方法,结合自主研发的显微光学切片断层成像技术(MOST),获取了大量亚微米分辨率的小鼠全脑细胞构筑图像。基于此,首次构建了各向同性1微米分辨率的三维小鼠脑参考图谱,划分并标注了916个脑区的三维形貌,其中新命名脑亚区236个。
- 丰富的断面图像数据 :该图谱包含14,000张冠状切面、11,400张矢状切面和9,000张水平切面,三个标准解剖方位断面图像的数量都比传统解剖图谱高2个数量级,均能清晰分辨脑内单个细胞和组织特征。
- 精确的空间定位基准和坐标体系 :以脑内易于辨识的典型解剖结构的几何特征为颅内参考点,利用自主研发的荧光显微光学切片断层成像fMOST系统,获取同时包含颅骨与脑组织三维结构的小鼠整个头部数据集,通过非线性配准算法,实现了颅骨参考点与颅内参考点的空间对应。
这个成果是目前全球神经科学领域世界级的成就,我来通俗解释一下这个成果的意义,其就好比是我们想要攻占一块地盘之前,我们先要有一副尽量详尽准确的地图,我们要知道具体的机场,车站的位置,然后要知道重要的交通线的过程等等,如果不能把结构搞清楚的话就谈不上把功能搞清楚,所以这个成果是脑科学研究的最基础一步,该团队下一步的规划是研究猕猴的脑图谱,最终是人类的脑图谱,但是猕猴的脑神经元数量比小鼠的大两个数量级,难度已经很大,而人的神经元数量又比猕猴大两个数量级,所以目前想要把人的脑图谱建立起来的可能性还比较遥远。下一篇帖子我接着聊脑机接口话题。