近日，《细胞》《神经元》等国际顶尖学刊以封面形式发表了我国介观脑图谱研究的十项重要成果，巩固了我国在该研究领域的国际影响力，彰显了领域研究的优势和特色。
介观脑图谱是指介于宏观脑区功能解析与微观神经元突触联接机制研究之间的脑科学研究范式，其核心在于构建神经环路的结构与功能关联模型。为破解感知、运动、学习记忆和决策等重要脑功能的运作密码，脑图谱研究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。
此次集中发布十项成果的解析视频。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心供
自神经科学先驱拉蒙·卡哈尔创立神经元学说，100多年来，绘制精细人脑图谱一直是科学界的终极目标之一。哺乳动物大脑的复杂性超乎想象，人脑包含近千亿神经元和上万亿神经连接，其高度的多样性、动态演化特性和物种差异，为全面解析“大脑奥秘”带来了巨大挑战。单细胞多组学测序、高通量全脑成像、新型生物信息学工具和人工智能等技术突破，正为绘制精细脑图谱，进而理解神经网络的基本组织原则提供强大支撑。
此次介观脑图谱研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心发起，联合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、浙江大学医学院附属第一医院、郑州大学基础医学院、中国科学院遗传与发育生物学研究所等国内科研机构，以及法国、瑞典、英国等多国科学家，借助脑成像、空间转录组和人工智能等我国自主研发的前沿技术，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，实现了在单细胞分辨率下从啮齿类到灵长类的介观图谱绘制的跨越。
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，整合了转录组、联接组等多模态数据，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，本次系列成果以“自主技术迭代”为牵引，推进建立了从“环路解析—进化解密—疾病解码”的研究体系，为深入解密大脑提供了全新视角与关键手段。
据悉，系列成果中引人瞩目的包括脑图谱赋能脑疾病机制解析。科研人员利用Stereo-Seq空间转录组技术，首次绘制了正常人及阿尔茨海默病（AD）患者海马的单细胞分辨率空间转录图谱，发现了病理性小型胶质细胞和星形胶质细胞在海马伞区域的高度富集及细胞通讯增强，从单细胞分辨率上对β-淀粉样蛋白（Aβ）周围细胞进行了解析，为AD病理研究提供了更精细、系统的分子解析，揭示了一系列新型生物标志物，为AD的早期诊断及鉴别诊断提供了新的可能性。
本次集中发布的成果中，还有首次绘制小鼠脑出血后超急性期至恢复期的动态时空转录组图谱，不仅揭示了脑出血并非仅为出血部位的局部病变，更涉及全脑反应，还系统解析了脑出血后损伤与修复进程，阐明了以胶质细胞为代表的多种细胞类型在组织损伤与修复过程中发挥的关键作用,为脑出血的新药开发和精准治疗提供了重要参考。
据介绍，在中国国际大科学计划和大科学工程等国家战略的指引下，国家科技部将“全脑介观神经联接图谱”大科学计划作为重点培育的国际大科学计划之一，包括2020年科技部召开了脑图谱大科学计划启动前期工作座谈会，并成立中国工作组；专项部署大科学计划培育项目，从而更好地助力抢占脑科学制高点，服务国家科技强国战略。
自启动培育以来，结合国内外领域发展态势和当前技术水平发展状况，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介观神经联接图谱。在该战略布局下，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、海南大学、华大生命科学研究院等国内核心机构正在牵头，与全球顶尖科研机构及科学家开展深度合作，共同筹建“国际灵长类介观脑图谱联盟”，有力推进了脑图谱大科学计划在总体目标、国际分工和管理机制等方面形成国际共识，并将进一步整合技术、平台、人员、数据等资源，形成更大规模的跨机构科研合作团队，加快推动脑图谱研究进程。
本次脑图谱大科学计划系列成果由国内外30多家科研机构组成的超过300人的团队共同完成，充分展现了国际团队协同攻关的能力和成果，标志着脑图谱大科学计划的时机已经成熟；增强了国内外合作团队对脑图谱大科学计划成功发起的信心。
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，对此，参与脑图谱大科学计划的科研人员呼吁，要持续深化全球科技合作，共同向破解灵长类介观脑图谱的更高目标发起冲击。
随着新型成像技术、人工智能等技术的快速发展，当前脑图谱大科学计划的研究目标已从小型动物迈进到绘制非人灵长类介观脑图谱的关键阶段，稳步向着绘制人脑介观图谱的最终目标迈进，脑图谱研究的价值远超科学本身。
下一步，脑图谱大科学计划将依托脑图谱国际联盟，持续扩大国际合作；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、单细胞时空多组学技术、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，构建面向全球开放共享的“脑图谱数据库”，为理解人类大脑奥秘提供关键基础，推动实现“认识脑、模拟脑、保护脑”的目标。
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