發(fā)布日期：2018-05-04
“到2020年完成有20萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的斑馬魚全腦介觀圖譜的繪制。”5月2日，香山科學(xué)會(huì)議召開“全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜”國(guó)際合作計(jì)劃特別會(huì)議，中國(guó)科學(xué)院外籍院士、中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)蒲慕明介紹，中國(guó)科學(xué)家將從模式動(dòng)物斑馬魚入手從全腦尺度上解讀腦工作原理，利用期間形成的腦科學(xué)研究技術(shù)，進(jìn)一步于2030年完成獼猴全腦介觀圖譜。
“介觀”介于“宏觀”和“微觀”之間，研究納米、微米級(jí)別的神經(jīng)元細(xì)胞的類型和活動(dòng)。“斑馬魚全腦介觀圖譜不只要繪制20萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的位置，還要完成神經(jīng)元細(xì)胞的分類，并確定幾百種神經(jīng)元細(xì)胞的輸入和輸出活動(dòng)，每個(gè)種類完成至少10個(gè)腦活動(dòng)的追蹤。”蒲慕明說(shuō)?？梢岳斫鉃?，畫出神經(jīng)元分布圖、確定“角色”（哪些管運(yùn)動(dòng)、哪些管情感、哪些管思考）、確定動(dòng)作或情感與神經(jīng)元“輸入”“輸出”的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
“介觀全腦活動(dòng)數(shù)據(jù)量巨大，以50納米為層高邊切片邊掃描，完成1立方毫米的鼠腦活動(dòng)的高效成像、數(shù)據(jù)解析為例，利用現(xiàn)有儀器需要9年時(shí)間。”中科院自動(dòng)化所研究員韓華介紹，為此，他們研究的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高通量電鏡三維影像系統(tǒng)正在逐步提高成像技術(shù)和識(shí)別算法的速度，做到高精、快速。利用該平臺(tái)，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員杜久林團(tuán)隊(duì)完成了大腦體積約為0.5立方毫米的幼齡斑馬魚全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜的繪制。
“我們還能實(shí)時(shí)捕獲斑馬魚捕食草履蟲時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)，”杜久林說(shuō)，這突破了兩個(gè)此前的限制，一是全腦所有神經(jīng)元活動(dòng)的追蹤、二是研究對(duì)象是清醒的斑馬魚而非標(biāo)本。“下一步，我們將研究神經(jīng)環(huán)路和功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系。”
斑馬魚之外，更復(fù)雜的鼠腦、獼猴腦的圖譜繪制工作在同步推進(jìn)。華中科技大學(xué)副校長(zhǎng)駱清銘團(tuán)隊(duì)利用歷時(shí)16年完成的顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，已獲得小鼠全腦及細(xì)胞構(gòu)筑、血管網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元形態(tài)的三維重建圖譜。今年1月中國(guó)誕生的體細(xì)胞克隆猴，被視為明確所有基因序列、能實(shí)施可探測(cè)標(biāo)記的全腦圖譜繪制的實(shí)驗(yàn)樣本。
人腦研究全球仍未“破冰”，停留在腦區(qū)的宏觀層面。2018年，北京大學(xué)發(fā)布了基于高質(zhì)量大樣本的中國(guó)人腦精細(xì)結(jié)構(gòu)模板，使得中國(guó)人腦的研究無(wú)需基于西方人的結(jié)構(gòu)模板。“多個(gè)中國(guó)醫(yī)生的臨床研究表明，中國(guó)人腦的語(yǔ)言區(qū)與西方國(guó)家發(fā)布的結(jié)構(gòu)模板非常不同，不能照搬。”北京大學(xué)教授高家紅說(shuō)。
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