中國科學(xué)家提出啟動(dòng)“全腦介觀(guān)神經(jīng)聯(lián)接圖譜”國際合作計劃

5月2日，香山科學(xué)會(huì )議在北京召開(kāi)第S40次學(xué)術(shù)討論會(huì )，與會(huì )科學(xué)家在會(huì )議上提出啟動(dòng)“全腦介觀(guān)神經(jīng)聯(lián)接圖譜”國際合作計劃（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“計劃”）。該計劃目標于2020年完成十萬(wàn)級神經(jīng)元的斑馬魚(yú)大腦介觀(guān)圖譜，2025年完成小鼠全腦介觀(guān)圖譜，2030年完成獼猴全腦介觀(guān)圖譜。圖譜將確定神經(jīng)元空間位置、“輸入”“輸出”、以及與大腦功能（如行為、情感等）的因果關(guān)系等。

人類(lèi)大腦是一個(gè)極其復雜的巨系統，腦內神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞、血管等結構與功能信息的時(shí)空跨度可達十幾個(gè)數量級。在全腦尺度上解析結構和功能神經(jīng)聯(lián)接圖譜是揭示腦工作原理的關(guān)鍵，也是全面理解認知功能神經(jīng)基礎的必由之路。全腦介觀(guān)神經(jīng)聯(lián)接圖譜介于“宏觀(guān)”和“微觀(guān)”之間，研究納米、微米級別的神經(jīng)元細胞的類(lèi)型和活動(dòng)，既能反映出全腦情況，又能反映神經(jīng)元精細結構甚至神經(jīng)聯(lián)接情況，被科學(xué)家比喻為一項“既見(jiàn)森林、又見(jiàn)樹(shù)木甚或樹(shù)葉”的研究。

該計劃將由中國主導發(fā)起，科學(xué)家將陸續完成成立介觀(guān)腦圖譜研究中心、組建國內團隊與創(chuàng )新技術(shù)平臺，組建國際大計劃執行委員會(huì )、組建國際團隊和國際聯(lián)盟等工作。此次會(huì )議執行主席、中國科學(xué)院外籍院士、中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(cháng)蒲慕明指出：“當前，腦圖譜繪制已成為各國科技戰略重點(diǎn)，主導發(fā)起全腦介觀(guān)神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制是實(shí)現我國腦科學(xué)由‘并跑’向‘領(lǐng)跑’轉變，占據國際科技制高點(diǎn)的重要支撐�！�

按照計劃，到2020年要完成有10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的斑馬魚(yú)全腦介觀(guān)圖譜的繪制�！鞍唏R魚(yú)全腦介觀(guān)圖譜不只要繪制10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的位置，還要完成神經(jīng)元細胞的分類(lèi)，還要完成神經(jīng)元細胞的分類(lèi)，確定上百種神經(jīng)元細胞的輸入和輸出聯(lián)接及其活動(dòng)，以及每個(gè)類(lèi)型細胞活動(dòng)的追蹤�！逼涯矫髡f(shuō)。

目前，中科院自動(dòng)化所已研制出擁有自主知識產(chǎn)權的高通量電鏡三維影像系統。利用該平臺，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員杜久林團隊已開(kāi)展了大腦體積約為0.１２5立方毫米的幼齡斑馬魚(yú)全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜的繪制。中科院自動(dòng)化所研究員韓華表示：“研究人員正在研發(fā)面向全腦規模的微觀(guān)尺度圖譜繪制技術(shù)，在儀器裝備和數據處理效率有數量級提升的條件下建立規�；�作業(yè)的工程平臺，為即將啟動(dòng)的國家腦計劃提供突觸水平神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制的一站式解決方案�！�

此外，更復雜的鼠腦、獼猴腦的圖譜繪制工作在同步推進(jìn)。此次會(huì )議執行主席、華中科技大學(xué)副校長(cháng)駱清銘帶領(lǐng)團隊利用歷時(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胞構筑、血管網(wǎng)絡(luò )和神經(jīng)元形態(tài)的三維重建圖譜。今年1月中國誕生的體細胞克隆猴，被視為明確所有基因序列、能實(shí)施可探測標記的全腦圖譜繪制的實(shí)驗樣本。

與會(huì )專(zhuān)家期待，在該國際合作計劃中，我國科學(xué)家應掌握關(guān)鍵技術(shù)，并在國際執行委員會(huì )中占有一定人數和地位，加上足夠的資金和設備投入，才能真正實(shí)現主導角色。