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“中国脑规划”系列效果登上《细胞》封面,通向大脑相识之谜和新一代东说念主工智能

2025-07-13

北京期间7月10日23时,《细胞》《神经元》《发育细胞》期刊在线发布了由上海科研机构牵头,结伙国内8家机构以及法国、瑞典、英国等国科学家取得的多项脑科学究诘效果。算作国外顶级科学期刊,《细胞》以封面阵势刊登“中国脑规划”系列效果,足见其含金量之高。

中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技能零星立异中心(以下简称“中国科学院脑智零星中心”)学术主任蒲慕明先容,“中国脑规划”团队欺诈高精度光学脑成像、空间转录组和东说念主工智能等前沿技能,深入解析了大脑细胞类型各样性、迷惑划定、发育进化划定和脑疾病分子机制,在单细胞辞别率下,完满了介不雅脑图谱绘图从啮齿类动物到灵长类动物的卓越。

这些基础究诘冲突,为科学家破解脑功能机制、攻克脑疾病、研发类脑智能提供了费事撑握。

最新一期《细胞》杂志封面

好意思欧日中先后运转脑规划

大脑和天地相似,还存在多数未解之谜。哺乳动物大脑的复杂性超乎遐想,其中最复杂的东说念主脑,包含近1000亿个神经元和上万亿神经通顺,为全面解析大脑的结构和功能带来了雄壮挑战。

绘图细腻东说念主脑图谱,一直是科学界的终极指标之一。跟着单细胞多组学测序、高通量全脑成像、生物信息学器用和东说念主工智能等技能冲突,绘图细腻的灵长类动物脑图谱,已成为科学界的近期指标。

据了解,脑图谱究诘是好意思国、欧盟、日本和中国脑规划的费事构成部分,国外竞争狠恶。好意思国在2013年运转的脑规划布局了脑图谱究诘筹办技能,已研发出锻真金不怕火的单细胞和空间多组学技能,发布了多批脑图谱效果。日本脑规划于2014年运转,主要聚焦狨猴究诘,其中狨猴脑图谱配置是中枢任务之一。欧盟于2013年运转的脑规划聚焦脑模拟究诘,10年插足约6亿欧元,但未能完满其预设的大限制“模拟脑”指标。

与好意思、欧、日比拟,“中国脑规划”起步较晚,于2021年肃肃运转,以脑认判辨理为究诘主体,以脑首要疾病究诘和类脑智能研发为“两翼”。我国科研团队配置了荧显豁微光学切片段层成像、高通量三维荧光快速成像、时空转录组学技能等最初技能,在国外上率先绘图出单细胞辞别率下的灵长类介不雅脑图谱。

“这是中国人命科学边界限制最大的互助表情,共有来自30多家单元的几百名科研东说念主员参与。”蒲慕明说,“咱们针对首要前沿科知识题结伙攻关,终于取得了一系列费事效果。”

解析灵长类高等解析脑区

在《细胞》杂志发表的论文中,“猕猴前额叶皮层神经元全脑投射图谱”引东说念主认真。中国科学院脑智零星中心究诘员严军先容,灵长类动物的前额叶皮层是负责高等解析功能的最重要脑区,但其神经迷惑划定仍不清醒。他们欺诈华中科技大学苏州脑空间信息究诘院研发的大体积猕猴全脑亚微米辞别连气儿精确三维成像技能、课题组自主研发的GAPR神经元跟踪系统,获得并重构了猕猴前额叶皮层中2231个神经元的全脑投射图谱。

进程系统分析,他们发现了32种投射神经元亚型,描述了每种亚型的胞体分散模式、轴突靶向通路、轴突末梢分支形态。与小鼠比拟,猕猴前额叶神经元具有高度的靶向专一性、更少的轴突分支和更围聚的末梢分散。

中国科学院脑智零星中心介不雅脑图谱究诘团队

好意思国科学院院士、麻省理工学院麦戈文脑究诘所长处罗伯特·德西蒙(Robert Desimone)称这项效果是中国科研团队的“佳构”,因为它是世界首个灵长类动物的单神经元投射图谱。“这一灵长类前额叶皮层偏激通顺的‘露出图’,对咱们进一步领路健康和疾病情状下的解析功能特殊费事。”

不仅如斯,猕猴脑图谱对新一代东说念主工智能研发也具有费事价值。严军露出:“咱们发现,灵长类大脑中神经元之障碍纳的是专一、精确的通顺款式,不同区域之间通过明确的功能模块各司其职,造成高效而有组织的信息惩办网罗。如若将这种筹画理念应用到硅基系统中,约略能让东说念主工智能对信息的惩办更像东说念主脑在念念考,在职务切换、防止力限制、逻辑推理等方面的证据也会更接近东说念主脑。”

为破解相识产生之谜奠基

在东说念主类大脑深处,荫藏着一个薄如纸片的私密结构——屏状核。其费事性不亚于前额叶皮层,因为它可能是相识产生的重要脑区。2005年,诺贝尔生理学或医学奖得主弗朗西斯·克里克和克里斯托夫·科赫提倡假说:屏状核通过其闲居的迷惑网罗,将来自不同嗅觉模态和解析功能的信息进行整合,从而产生息争的相识体验。

为了破解大脑相识产生之谜,中国科学院脑智零星中心结伙华大人命科学究诘院、法国国度卫生与医学究诘院干细胞与脑究诘所、临港现实室、上海脑科学与类脑究诘中心、腾讯AI现实室等机构,领受“单核转录组测序+时空转录组学技能”,绘图出猕猴屏状核单细胞辞别率的时空图谱。这是世界首个非东说念主灵长类屏状核时空图谱,揭示了猕猴屏状核中每个脑细胞的基因信息,并为它们标注了“住址”。筹办论文已发表在《细胞》上。

猕猴屏状核单细胞辞别率的时空图谱

“这项究诘对脑功能领路产生的影响是多方面的。”中国科学院脑智零星中心究诘员沈志明说,它为相识究诘提供了坚实的细胞和分子基础,通过详备描写屏状核的细胞构成和迷惑模式,让科研东说念主员能更精确地测试和考证对于相识产渴望制的各式假说,为领路复杂解析功能的神经网罗基础提供了新的视角。

在医疗边界,基于屏状核图谱的精确医学才略有望为相识抑遏患者的会诊和调养带来费事改造。通过精确调控屏状核的行为,昔日可能完满对大脑举座情状的有用换取,为抑郁症患者换取情感情状提供新的技能旅途。

在西宾边界,通过深入了解屏状核在防止力、挂念整合和空洞念念维中的作用机制,昔日可能配置出更有用的解析考试才略,进步手们的学习效用和念念维智力。

《细胞》审稿东说念主写说念:“这项究诘令东说念主印象长远且意旨首要。”在探索大脑相识产渴望制的说念路上,中国科学家迈出了重要一步。

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