中国科学家重大突破!

作者:拓荒牛 分类:默认分类 时间:2026-02-07 22:07
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我国脑图谱研究系列成果集中发布,实现从啮齿类到灵长类大脑的跨越。

大脑是人体最为复杂的精密器官,由约八百六十亿个神经元和数万亿个神经连接组成。作为神经系统的核心,大脑负责调控人体的所有生理功能,包括感知、思考、记忆、情感、运动等。

探究其本质是国际脑科学研究一直以来的前沿热点。经过多年的研究攻关,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、华大生命科学研究院等国内科研机构联合法国、瑞典、英国等多国科学家,实现了在单细胞分辨率下从啮齿类到灵长类的脑图谱绘制的跨越十项重要成果。

昨天晚上在细胞系列期刊以专刊的形式发表,本次集中发布的系列成果覆盖爬行类、鸟类、啮齿类、非人灵长类和人类等关键物种,进一步扩充了国际脑图谱在跨物种比较和时空动态解析方面的内涵。与以往成果的点上突破不同,本次系列成果有望推动实现从结构到功能研究的跨越,为深入解密大脑提供了全新视角与关键手段。

我们的脑计划比其他国家,尤其欧美的脑计划更为广泛、更为全面。除了基础脑科学以外,我们很重视它的实际应用,就是在脑疾病的诊断治疗方面,还有对新一代类脑人工智能方面的推动,包括脑机接口方面的推动是同时并行。所以我们是有"一体两翼"(规划),一提两翼就是一个基础(研究),两翼就是两个重大的应用(方向)。

作为我国重点培育的国际大科学计划之一,脑图谱大科学计划的核心目标逐步聚焦在绘制非人灵长类动物和人脑全脑的单细胞精度的神经连接图谱。

本次脑图谱大科学计划系列成果由国内外三十多家科研机构组成的超过三百人的团队共同完成,将为理解脑功能机制等提供重要支撑。

脑图谱的研究有非常重要意义,对于理解大脑的工作原理、去理解疾病、开发疾病的一些治疗的靶点和方案有非常重要的支撑。还有一个非常重要的意义就是可以借鉴人的大脑或者灵长类大脑的架构原理,去启发类脑人工智能的发展。

在灵长类动物的大脑中,前额叶皮层极为特殊,相当于执行中心、分析信息、决策执行等高级认知功能,都和脑区有着密不可分的联系。但其神经连接规律目前仍不清楚。

现在我国科学家取得的新的研究进展,在世界上首次绘制了非人灵长类前额叶皮层单神经元分辨率的全脑连接图谱,为深入解析灵长类高级认知功能的神经机制提供了重要的理论基础。利用自主研发的单神经元形态重构技术,科研团队重构了迷头前额叶皮层中两千二百三十一个神经元的全脑连接,涵盖了前额叶皮层的主要神经元类型。它们每一个神经元的轴突现在都在三维空间里面描绘出来了。

神经元的轴突是怎么经过大脑的不同区域最后靶向到一些脑区的?这个给到三维全息的非常细致的信息。研究发现与小鼠相比,猕猴前额叶神经元具有高度的靶向专一性,更少的轴突分支和相对更集中的末梢分布,为研究灵长类的高级认知功能提供了重要支撑。

一个很根本的科学问题就是什么造成了人脑有能力处理非常复杂的信息?现在通过研究意识到可能是因为大脑里面的神经元都分工非常明确,比方说它每个神经元的靶向都是非常单一的,都是非常的专一化。在同一个脑区里面有非常多的神经元各自干不同的事情。

这种单一性的投射布线规则是能够帮助将来比方说设计更好的人工智能算法或者是器件去模拟人脑的高级认知功能。从鼠脑约七千万神经元到猕猴脑约六十亿神经元,再到人脑约八百六十亿只神经元,体积和复杂度是呈指数级的增长。

最新取得的系列成果让脑图谱大科学计划的研究目标从小型动物迈进到绘制灵长两类全脑连接图谱的关键阶段。现在做的脑图谱计划就可以理解成生命科学领域里头的另一个基因组计划,而它比基因组计划的要求更高。

因为在脑里头人脑就有八百六十亿个神经元,这些神经元之间的连接甚至被认为要有八百六十亿再乘以十的四次方这样一个数量级,这个数据是惊人的大。而且这一些连接和什么样的脑功能(有关),(和)什么样的脑疾病的发生是有关系的,还有待大量的研究和验证。

所以从这个角度来说,这等于说会开创一个神经科学和脑科学研究的全新的领域和世界。我们是希望在十年之内完全把猕猴的全脑连接图谱搞清楚,完全把猕猴的各个脑区所有种类的神经元全脑的连接能够做出来,更进一步理解人脑的功能。包括解决疾病的问题。

希望这个计划完成之后,我们能够把老年痴呆和阿尔茨海默症发病年龄往后延,能把它往后再推5到10年,这是我们的目标,就要早发现(病症)早去干预,使症状出现的时间往后延,这就是我们真正对社会贡献的直接指标。

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