語音播報
5月2日,香山科學(xué)會議在北京召開第S40次學(xué)術(shù)討論會,與會科學(xué)家在會議上提出啟動“全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜”國際合作計劃(以下簡稱計劃)。該計劃目標(biāo)定位于2020年完成十萬級神經(jīng)元的斑馬魚大腦介觀圖譜,2025年完成小鼠全腦介觀圖譜,2030年完成獼猴全腦介觀圖譜。圖譜將確定神經(jīng)元空間位置、“輸入”“輸出”及與大腦功能(如行為、情感等)的因果關(guān)系等。
人類大腦是一個極其復(fù)雜的巨系統(tǒng),腦內(nèi)神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞、血管等結(jié)構(gòu)與功能信息的時空跨度可達十幾個數(shù)量級。在全腦尺度上解析結(jié)構(gòu)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(chǔ)的必由之路。全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜介于“宏觀”和“微觀”之間,研究納米、微米級別的神經(jīng)元細胞的類型和活動,既能反映出全腦情況,又能反映神經(jīng)元精細結(jié)構(gòu)甚至神經(jīng)聯(lián)接情況,被科學(xué)家比喻為一項“既見森林,又見樹木甚或樹葉”的研究。
該計劃將由中國主導(dǎo)發(fā)起,科學(xué)家將陸續(xù)完成成立介觀腦圖譜研究中心、組建國內(nèi)團隊與創(chuàng)新技術(shù)平臺,組建國際大計劃執(zhí)行委員會、組建國際團隊和國際聯(lián)盟等工作。此次會議執(zhí)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)研究所所長蒲慕明指出:“當(dāng)前,腦圖譜繪制已成為各國科技戰(zhàn)略重點,主導(dǎo)發(fā)起全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制是實現(xiàn)我國腦科學(xué)由‘并跑’向‘領(lǐng)跑’轉(zhuǎn)變,占據(jù)國際科技制高點的重要支撐?!?/p>
按照計劃,到2020年要完成有10萬個神經(jīng)元的斑馬魚全腦介觀圖譜的繪制。“斑馬魚全腦介觀圖譜不只要繪制10萬個神經(jīng)元的位置,還要完成神經(jīng)元細胞的分類,確定上百種神經(jīng)元細胞的輸入和輸出聯(lián)接及其活動,以及每個類型細胞活動的追蹤。”蒲慕明說。
目前,中科院自動化所已研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高通量電鏡三維影像系統(tǒng)。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展了大腦體積約為0.125立方毫米的幼齡斑馬魚全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜的繪制。中科院自動化所研究員韓華表示:“研究人員正在研發(fā)面向全腦規(guī)模的微觀尺度圖譜繪制技術(shù),在儀器裝備和數(shù)據(jù)處理效率有數(shù)量級提升的條件下建立規(guī)模化作業(yè)的工程平臺,為即將啟動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?!?/p>
此外,更復(fù)雜的鼠腦、獼猴腦的圖譜繪制工作在同步推進。此次會議執(zhí)行主席、華中科技大學(xué)副校長駱清銘帶領(lǐng)團隊,利用歷時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(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月中國誕生的體細胞克隆猴,被視為明確所有基因序列、能實施可探測標(biāo)記的全腦圖譜繪制的實驗樣本。
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