中国科学家提出启动“全脑介观神经联接图谱”国际合作计划

5月2日，香山科学会议在北京召开第S40次学术讨论会，与会科学家在会议上提出启动“全脑介观神经联接图谱”国际合作计划（以下简称“计划”）。该计划目标于2020年完成十万级神经元的斑马鱼大脑介观图谱，2025年完成小鼠全脑介观图谱，2030年完成猕猴全脑介观图谱。图谱将确定神经元空间位置、“输入”“输出”、以及与大脑功能（如行为、情感等）的因果关系等。

人类大脑是一个极其复杂的巨系统，脑内神经元、胶质细胞、血管等结构与功能信息的时空跨度可达十几个数量级。在全脑尺度上解析结构和功能神经联接图谱是揭示脑工作原理的关键，也是全面理解认知功能神经基础的必由之路。全脑介观神经联接图谱介于“宏观”和“微观”之间，研究纳米、微米级别的神经元细胞的类型和活动，既能反映出全脑情况，又能反映神经元精细结构甚至神经联接情况，被科学家比喻为一项“既见森林、又见树木甚或树叶”的研究。

该计划将由中国主导发起，科学家将陆续完成成立介观脑图谱研究中心、组建国内团队与创新技术平台，组建国际大计划执行委员会、组建国际团队和国际联盟等工作。此次会议执行主席、中国科学院外籍院士、中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明指出：“当前，脑图谱绘制已成为各国科技战略重点，主导发起全脑介观神经联接图谱绘制是实现我国脑科学由‘并跑’向‘领跑’转变，占据国际科技制高点的重要支撑。”

按照计划，到2020年要完成有10万个神经元的斑马鱼全脑介观图谱的绘制。“斑马鱼全脑介观图谱不只要绘制10万个神经元的位置，还要完成神经元细胞的分类，还要完成神经元细胞的分类，确定上百种神经元细胞的输入和输出联接及其活动，以及每个类型细胞活动的追踪。”蒲慕明说。

目前，中科院自动化所已研制出拥有自主知识产权的高通量电镜三维影像系统。利用该平台，中科院神经科学研究所研究员杜久林团队已开展了大脑体积约为0.１２5立方毫米的幼龄斑马鱼全脑神经联接图谱的绘制。中科院自动化所研究员韩华表示：“研究人员正在研发面向全脑规模的微观尺度图谱绘制技术，在仪器装备和数据处理效率有数量级提升的条件下建立规模化作业的工程平台，为即将启动的国家脑计划提供突触水平神经联接图谱绘制的一站式解决方案。”

此外，更复杂的鼠脑、猕猴脑的图谱绘制工作在同步推进。此次会议执行主席、华中科技大学副校长骆清铭带领团队利用历时16年完成的显微光学切片断层成像技术，已获得小鼠全脑及细胞构筑、血管网络和神经元形态的三维重建图谱。今年1月中国诞生的体细胞克隆猴，被视为明确所有基因序列、能实施可探测标记的全脑图谱绘制的实验样本。

与会专家期待，在该国际合作计划中，我国科学家应掌握关键技术，并在国际执行委员会中占有一定人数和地位，加上足够的资金和设备投入，才能真正实现主导角色。