为何要在“一张图”上“钻牛角尖”？中国科学家们说，为了解决脑科学前沿的重大问题，为了脑健康保障，为了类脑人工智能的发展。更是，要在脑图谱研究的国际竞争中，占得重要的一席之地。 积跬步，至千里。北京时间10日深夜，我国脑科学家们，迎来了一波“大丰收”——中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、华中科技大学苏州脑空间信息研究院、华大生命科学研究院、中国科学技术大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所、上海脑科学与类脑研究中心、浙江大学医学院附属第一医院和郑州大学基础医学院等国内科研机构，联合多国科学家，借助高分辨率的全脑三维光学成像、空间转录组和人工智能等前沿技术，深入解析了大脑细胞类型多样性、联接规律、发育进化规律及脑疾病分子机制，实现了单细胞分辨率的介观图谱绘制从啮齿类到灵长类的跨越。 十项重磅成果，在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）、《神经元》（Neuron）、《发育细胞》（Developmental Cell）集中发表。新民晚报记者获悉，这十项成果中，上海科学家牵头了其中五项；更有两一篇文章，分别登上了《细胞》（Cell）封面和《神经元》（Neuron）杂志封面！ 而脑图谱致力于绘制高精度的“大脑地图”——精确定位神经细胞、解析神经网络联接规律，从而为理解脑功能机制、攻克脑疾病及研发类脑智能提供重要支撑。 脑智卓越中心副主任孙衍刚介绍，国际上，瑞士在二十年前启动了“蓝脑计划”；美国于2013年启动了“创新性神经技术大脑研究计划”；同年，欧盟推出“人类大脑计划”；2014年，“邻居”日本提出绘制绒猴大脑的结构和功能图谱…… 我国虽起步略晚，队伍体量小，但步子迈得大而坚实——从国家到上海，都在积极布局脑图谱研究，并且技术和成果逐渐达到国际先进水平，已在部分领域取得了领先优势。在科学家们看来，持续资助力度、技术更新速度和数据开源程度是决定脑图谱未来发展和应用水平的重要因素。 脑图谱VR系统在虚拟空间里架设了猕猴前额叶单神经元投射图谱模型，利用VR的沉浸式体验，体验者可以像现实世界里观察物体一样去观察大脑中的细胞，仿佛将自己置身在大脑神经元的森林中 中国科学院院士、脑智卓越中心学术主任蒲慕明，对这次成果的“大爆发”，倒是出人意料的淡然。因为，在过去几年内，完成了世界最大规模的小鼠前额叶皮层、海马脑区神经元的投射图谱，世界首套猕猴大脑皮层细胞空间分布图谱，猕猴、绒猴和小鼠小脑时空单细胞图谱，首次绘制了正常人及阿尔茨海默病（AD）患者海马单细胞分辨率的空间转录组图谱，绘制了小鼠脑出血后超急性期至恢复期的脑组织单细胞分辨率时空动态转录组图谱……中国科学家们步步为营，已然做足了“铺垫”。 新民晚报记者了解到，这次“大丰收”的成果，共同的“关键词”都是脑图谱，彼此之间既存在内在逻辑关联，又在研究对象、技术手段、科学发现及应用方向上呈现出显著差异。 “与以往成果的点上突破不同，本次系列成果以‘自主技术迭代’为牵引，推进建立了‘环路解析—进化解密—疾病解码’的研究体系，有望推动实现‘从结构到功能’的质的跨越，为深入解密大脑提供全新视角与关键手段。”孙衍刚指出。 科学家解释，系列研究覆盖从啮齿类（小鼠）到灵长类（猕猴、人类）的多物种脑区，包括全脑、特定核团（跨物种下丘脑、猕猴屏状核）、功能通路（小鼠体感上行通路）及疾病靶区（阿尔茨海默病患者海马）等。多数研究融合空间转录组与单细胞测序，但都进一步拓展多组学整合。 “这些成果具有高度一致性的核心目标，即深度解析大脑结构与功能的内在联系。”孙衍刚告诉记者，“无论是对不同物种大脑连接图谱的绘制，还是细胞图谱、空间转录组图谱等方面的探索，均致力于为阐释脑进化发育进程、攻克脑部疾病难题以及理解智能本质提供关键的基础数据支撑。” 这一波“大丰收”，也得到了国内外同行专家的积极评价。美国国家科学院院士、麻省理工脑研究院院长罗伯特·德西蒙（Robert Desimone）在点评成果之一的“猕猴前额叶皮层的单神经元全脑投射图谱”时说，这一灵长类动物前额叶皮层及其联接的新“线路图”，对于推动我们对健康和疾病状态下认知功能的理解，是极为必要的。 蒲慕明院士说，系列成果的涌现，背后可能是我国生命科学界最大规模的团体攻关——数十个单位的几百人共同参与，“灵长类脑图谱研究具有工程浩大、周期长、数据量惊人等特点。‘十五五’期间，还有很多需要‘大兵团作战’的项目，希望此次成果的集中发布，能起到示范作用。” 在他看来，协作攻关最主要的因素是，目标必须非常明确，才能工程化地、朝着目标一步步地前进；更“官方”一点的说法，就是：功成不必在我，功成必定有我。 记者注意到，此次成果的呈现方式，也有些不一般——Cell是以专刊形式发布的。蒲慕明解释，论文若能成系列、有组织地发表，能大大提升国际影响力，对科学家也是一种动力；对期刊来说，也是提升知名度的好机会，所以是双赢的好事。 据透露，脑智卓越中心、海南大学、华大生命科学研究院、上海脑科学与类脑研究中心等国内机构正在牵头筹建“国际灵长类介观脑图谱研究联盟”，预计将于今年9月正式成立，有望形成更大规模的跨国、跨机构科研合作团队，加快推动脑图谱研究进程。 这波“大丰收”，无疑也证明了，启动“全脑介观神经联接图谱”大科学计划的时机已经成熟。这项无数人关注的国际大科学计划，亦是上海“十四五”科技创新规划中参与和发起大科学计划的重要目标之一。它也将依托联盟，建立脑图谱技术共享平台，推动同步辐射X射线神经示踪技术、AI算法和系统等新技术研发；整合大脑细胞图谱、联接图谱和不同尺度或分辨率的多模态数据，建立AI辅助的数据采集、分析、解释和验证手段，构建面向全球开放共享的“脑图谱数据库”。
