中国科学院院士骆清铭团队花了二十年,搞出了个“基于形态与组学空间信息的细胞分型全脑测绘系统”。
这东西能以亚微米分辨率看完整小鼠大脑,认出916个脑区不说,还挖出了236个新的脑亚区。
脑科学研究这么多年,终于有工具能既“看清”又“看全”了,这在以前真的是想都不敢想的突破。
可能有人会问,一个搞物理的怎么跑去研究脑科学了?这就得说说骆院士的经历。
他本来是物理学出身,在美国做博士后时开发的近红外成像技术,现在还在生物医学领域用着。
本来想一直深耕物理,但后来发现脑科学里有个大难题,科学界连人类大脑有多少神经元都没统一答案,有的说860亿,有的说1000亿,还有说2000亿的。
他琢磨着,不是大家算不明白,是没好工具能完整追踪那些从大脑伸到脊髓的神经通路,这才动了跨界的念头。
从物理到脑科学:一场“不务正业”的科研冒险
2000年的时候,骆院士跟耶鲁大学的神经科学家戈登・谢泼德提了个想法,想搞个“遥感式”大脑观测技术,既能看清细节又能覆盖全脑。
对方直接说,这事意义大是大,但要是没干成,怕是要被单位开除,你想啊,这话多实在,也能看出这技术有多难,但骆院士没打退堂鼓,还选了小鼠当突破口。
为啥选小鼠?因为小鼠和人类基因很像,研究它的大脑能给人类脑科学当“简化版模型”,这步棋走得挺聪明,就这么着,团队一头扎进去搞了十年。
到2010年,终于搞出了MOST三维显微镜,第一次实现用亚微米分辨率连续拍小鼠全脑图像。
这成果还发在了《科学》杂志上,要知道这可是华中科技大学第一篇《科学》论文,后来还被评成2011年度中国科学十大进展。
从0到1搞出这么个技术,还得到国际认可,这背后的辛苦真不是一句话能说清的,2010年的成果已经很牛了,但团队没停下脚步。
从2010年到2023年,他们又把技术升级了,把组学信息加了进去。
以前的技术只能看神经的“外形”,就像看电缆长啥样,现在升级后的系统能分清不同神经元的功能,就像能看出是电缆还是光缆。
这一下,识别脑区的能力又上了一个台阶,916个脑区里挖出的236个新亚区,对研究记忆、情绪这些功能的神经环路太有用了。
连2013年诺贝尔生理学或医学奖得主托马斯・苏德霍夫都专门去实验室参观,足以见得这技术的分量。
中国技术火到国际:从美国求样本到支撑《自然》专辑
这技术不光在国内厉害,在国际上也特别吃香,2013年美国启动脑计划的时候,居然主动把鼠脑样本寄过来让骆院士团队帮忙成像。
美国在科研领域一直挺强势的,能主动找我们合作,说明咱们这技术真的有不可替代性。
还有2021年,《自然》杂志出了个脑科学特别专辑,17篇论文里有4篇涉及全脑神经元形态测量,全是用的骆院士团队的数据。
这已经说明中国在脑图谱技术领域,从以前的跟跑变成了并跑,甚至在某些地方已经领跑了。
后来团队还跟中国科学院脑科学卓越创新中心合作,搞出了猕猴前额叶皮层的神经元投射图谱,重建了2231个单神经元,还鉴定出32种神经元亚型。
这成果发在了《细胞》杂志上,相当于从小鼠脑科学往人类脑科学搭了座桥,意义可不一般。
技术厉害归厉害,最终还是要用到实处,这全脑测绘系统对医学和脑机接口的帮助可大了。
比如阿尔茨海默病、帕金森病这些神经疾病,以前找治疗靶点挺难的,现在能精准找到异常的细胞类型和神经环路,研发药物就能更有方向。
还有脑机接口,以前电极植入全靠宏观脑区定位,信号不稳定,现在有了详细的脑图谱,能精准找到该放电极的地方,信号解码也会更准。
骆院士团队特别清醒,他们说“绝不碰产业,把产业化交给更专业的人”。
本来我还觉得,这么好的技术自己做转化能赚不少,但后来发现他们想得更长远,科研团队就该专注搞研究,要是分心搞产业,反而可能把核心技术的研发耽误了。
这种各司其职的思路,其实更有利于技术的长远发展,当然了,现在的成果还不是终点。
要研究人类大脑,难度比小鼠大多了,人脑细胞数量是小鼠的好多倍,成分也更复杂,还得搞出更厉害的技术才行,但看骆院士团队这二十年的劲头,我觉得未来肯定能有新突破。
这个全脑测绘系统不光改写了脑科学研究的格局,也让中国在这个领域有了更多话语权,以后再提起脑科学研究,中国团队肯定是绕不开的重要力量。
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