■本报见习记者 江庆龄 ■杨雨辰
2025年7月10日,由海内外30多家研究机构的300余位科研职员结合开展的10项脑图谱研究结果,以专题论文情势接踵发表于《细胞》等期刊。这些结果涵盖两项新技能开发方面的冲破及8项基础研究进展,深切解析了年夜脑细胞类型多样性、联接纪律、发育进化纪律和脑疾病份子机制,实现了于单细胞分辩率下,从啮齿类到灵长类介不雅图谱的绘制。
脑图谱结果的同一发布,是中国脑规划于“十四五”时期最主要的结果之一。
脑图谱研究是列国脑规划的主要构成部门,致力在绘制高精度的“年夜脑舆图”,经由过程切确定位神经细胞、解析神经收集联接纪律,为理解脑功效机制、霸占脑疾病和研发类脑智能提供主要支撑。
我国脑图谱绘制具备技能上风,中国科学院结合海内近20家高校及科研机构开展建制化攻关,结构完备且已经于部门范畴(如灵长类全脑联接图谱)取患了国际领先上风。

《细胞》封面:猕猴屏状核细胞分类与全脑联接图谱。脑智卓着中央供图
聚力攻关,迈出理解年夜脑的“第一步”
年夜脑智能发源在神经细胞的多样性、神经联接的繁杂性,探究其素质是脑科学研究的战略制高点。
为此,全世界列国竞相投入脑科学研究,我国也将脑科学列入了“十三五”及“十四五”计划。2021年,“十四五”开局之年,“脑科学与类脑科学研究”(即中国脑规划)正式启动。
中国脑规划于计划之初,确立了“一体两翼”的基本架构,即以研究脑认知功效的神经基础为主体,同时开展脑疾病诊治及脑机智能技能两块运用的相干摸索。
“咱们理解年夜脑的第一步,就是绘制神经元之间的特异性联接图谱。”中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技能卓着立异中央(如下简称脑智卓着中央)学术主任蒲慕明暗示。
为年夜脑绘制一张高清舆图实属不容易。人类年夜脑中有860亿个神经元,每一个神经元约有1万条突触联接,联接总数达百万亿级。与此同时,饰演着差别脚色的神经元被高度压缩于极小的空间中,周围有各类旌旗灯号滋扰,单是把一个神经元定位出来就非易事。这也决议了以往单个课题组聚焦“点”上摸索的方式不合用在脑图谱研究。
“脑图谱研究的焦点方针为深度解析年夜脑布局与功效的内涵接洽,这一方针兼具科学性及工程属性,是以合适以团队情势推进研究。”脑智卓着中央党委书记孙衍刚暗示,“这就需要咱们调解科研构造模式,强化构造治理程度。”
是以,要想绘制高精度“年夜脑舆图”,起首需要招兵买马。
2020年,蒲慕明及中国科学院院士、海南年夜黉舍长骆清铭牵头建立脑图谱研究中国事情组。事情组阐扬桥梁纽带作用,整合技能、平台、职员、数据等资源,将海内从事脑科学的科学家堆积成“研究收集”,并开端形成为了“技能研发-数据收罗-解析运用”闭环。
由此,中国科学家以技能成长为抓手,并按照焦点方针成立了有构造的研究团队,同时成立通用平台,进一步优化迭代技能及要领。于此架构下,介入团队阐扬各自上风,别离“领取”脑图谱年夜科学规划下的子问题开展研究。
以联接图谱的系列研究为例。前期开展小鼠联接图谱研究时,脑智卓着中央、华中科技年夜学姑苏脑空间信息研究院等多家科研机构的科学家深度互助,针对于研究中触及的样品制备、成像、数据阐发、数据库设置装备摆设等差别环节,联合自身上风和平台举行了分工。
“这个机制促进了结果的有用产出,也为后续猕猴神经元联接图谱的冲破奠基了主要基础。”孙衍刚增补道,“经由过程将小鼠毗连图谱研究中堆集的技能要领和研究机制‘迁徙’到猕猴研究中,咱们才能于短期内有所冲破。”
近似地,于项目推进历程中,很多介入单元都于摸索以建制化团队实现终极科学方针的体系体例机制。
每个介入者都必不成少
作为牵头单元之一,脑智卓着中央于脑图谱年夜科学规划推进历程中起到了主要作用。
规划启动之初,脑智卓着中央组建了全脑介不雅神经联接图谱绘制“十四五”攻坚团队,孙衍刚任首席科学家,笼罩了17个课题组和全脑介不雅神经联接图谱平台、脑科学数据与计较中央两年夜平台。
团队成员中,有人数十年如一日专精一个问题,有人“半路落发”自动接下新课题,有人从“新手村”出发一起进级,也有人甘当绿叶为项目提供技能支撑。
“研究标的目的要契合国度需求,是脑智卓着中央的任务,也是咱们每个于此事情的科研职员的共鸣。”脑智卓着中央研究员刘真说。因建造克隆猴“中中”“华华”而被学术界熟知的他,自2020年斥地灵长类脑科学细胞特异性靶向研究东西集这一“新阵线”。
脑智卓着中央研究员严军团队的副研究员苟凌峰则履历了漫长的“沉淀期”。已往10年间,他一直于及“开发新型神经元重构东西”这件事较量。
2015年,全脑成像技能到达TB级数据,传统小范围手工重构难以为继。其时博士五年级的苟凌峰最先开发新型神经元重构东西。
于这套东西从无到有、从有到优的历程中,苟凌峰留意到,第一代单神经元重构东西FNT虽然已经经能较好地用在联接组研究,但详细利用时以鼠标点击为主,影响了事情效率。此外,多人校对于时,因为只能各司其职,神经元堆叠区域的处置惩罚较为坚苦,反复校对于或者漏掉的环境时有发生。
受于线游戏开导,苟凌峰与互助者进一步开发了 “二代目”Gapr体系,可以或许撑持人工智能(AI)全主动重谈判多人同时介入的协同校对于,年夜幅晋升了神经元重构效率,冲破了重构灵长类年夜脑单神经元投射谱的瓶颈。
一样,中国科学技能年夜学、中国科学院遗传与发育生物学研究所等单元的科研职员,都有介入脑图谱年夜科学规划的“独家影象”。他们各有分工,肩负的责任有年夜有小,但正如刘真所说,“每个介入者都必不成少”。
连续扩展“伴侣圈”
于蒲慕明看来,年夜团队互助研究范式的摸索,是脑图谱年夜科学规划阶段性节点的一年夜名贵财富。“与20多年前的人类基因组规划同样,脑规划中的许多问题都需要集中多家单元的科学家配合攻关。本次发布的系列结果也表现了多个团队互助攻关的主要性,为将来‘十五五’开展脑科学攻坚打了样。”蒲慕明暗示。
作为一个国际性年夜科学规划,脑图谱年夜科学规划更需要全世界科学家配合介入。
幸运的是,前期已经经有了乐成摸索。如“猕猴屏状核的单细胞空间转录组图谱和全脑联接”研究,由脑智卓着中央研究员沈志明牵头,搜集了海内外8家研究机构的92位科研职员。于项目开展历程中,中方团队及法国团队共同努力,同享试验及阐发技能与上风图谱数据,配合撰写论文。“这是一个实打实的、很是典型的国际互助案例。”沈志明说道。
于当前脑图谱年夜科学规划研究方针迈进绘制非人灵长类介不雅脑图谱的要害阶段,中国科学家仍于进一步集聚全世界气力,连续扩展“伴侣圈”。
2025年9月,于2025介不雅脑图谱国际钻研会上,已经有25个国度100余位科学家介入的“国际灵长类介不雅脑图谱同盟”公布建立,并发布《国际灵长类介不雅脑图谱同盟白皮书》。这一由中国科学家主导的同盟,规划于将来10年内构建一个全世界性、开放协作的科研收集,致力在人类全脑介不雅神经联接图谱攻关。
蒲慕明信赖,将来于年夜脑“高清舆图”的帮忙下,脑科学成长不仅可以或许助力脑疾病临床诊疗,也将鞭策脑机接口及类脑计较的成长,对于AI财产孕育发生庞大影响。
《中国科学报》 (2026-02-12 第1版 要闻)
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