新資訊：駱清銘院士：如何給大腦神經精準定位？中國開始領跑

比大海更加深不可測的就是人類的大腦了。對于大腦的研究以及腦疾病療法的開發，前提首先是要“看清”大腦。

隨著技術的發展，人類發明的很多技術都能夠幫助科學家觀察大腦。例如磁共振成像（MRI）是典型的宏觀腦圖譜繪制技術，它能幫助我們看到腦區層次的響應和彼此聯接的關系；而電子顯微鏡則是繪制微觀腦圖譜的重要手段，可以用納米分辨率對局部突觸聯接進行解析。

(資料圖片)

但宏觀與微觀的觀察手段都無法達到理想化，MRI雖能快速觀測全腦，但不能在神經元/細胞分辨水平真實反映腦結構與功能活動，也就是說它“看不清”；電鏡的成像范圍又極其有限，難以“看全”，有人測算過，即使只對1立方毫米的腦組織進行電子顯微鏡成像，也需要1萬人1年的工作量。

為了使得科學家既能“看清”、又能“看全”大腦，中國科學院院士、海南大學校長駱清銘帶領團隊攻關20多年，開發了一種被稱為顯微光學切片斷層成像（MOST）的技術，從介觀層面來觀察大腦，能夠對腦功能的基本單元神經元細胞的完整形態及其組成的全腦網絡聯接進行清晰成像，這種成像方法的應用前景廣闊。

11月27日，駱清銘在中國神經科學學會第十五屆全國學術會議（CNS 2022）上介紹了MOST技術的進展并回答了第一財經記者的問題。

他介紹了MOST高分辨率成像技術的原理：通過用樹脂包裹住鼠腦，形成如同膠囊大小的“琥珀”，成像儀器的金剛石刀片將浸泡在溶液中的鼠腦標本切割成1微米厚的薄片，邊切邊拍照，一只鼠腦大約切1萬層，最后合成三維腦圖譜，由此獲得了目前世界上最清晰的哺乳動物腦圖譜。

過去幾年中，憑借MOST技術，駱清銘團隊在全球首次獲得了亞微米分辨率的小鼠全腦高分辨圖譜，并展示了鼠腦軸突的長距離追蹤。

然而，比MOST更為宏大的計劃是繪制全腦介觀神經聯接圖譜。駱清銘告訴第一財經記者，下一個目標是實現單神經元分辨水平的全腦三維可視化，也就是精準地定位大腦神經。“目前全腦介觀神經聯接圖譜計劃已經開始起跑，中國有望在這一大科學領域拔得頭籌，跑在世界前列。”他表示。

駱清銘研究光學出身，曾搭建雙光子成像系統，并嘗試在微電極陣列上培養神經元網絡。在回答第一財經記者為何從事腦科學研究時，他自稱是“搞工程的”、“不過對腦科學特別感興趣”。為此，他提出了腦空間信息學的概念，運用新興的全腦高分辨精準空間定位與成像方法，如全腦定位系統（BPS），既能在亞細胞分辨水平、又能在全腦范圍實現腦精細結構的觀測。

而觀測只是第一步，根據駱清銘的設想，未來結合多種前沿腦科學研究技術，標記、獲取、分析和可視化具有明確空間尺度和位置的精細腦網絡結構與功能信息，有望獲取三維精細的腦聯接圖譜、建立標準化的數據體系。

在此基礎上，運用數據科學和計算神經科學，未來科學家還能從大數據中提取跨層次、多尺度的腦聯接時空特征，如神經元和血管走向、同類型神經元的覆蓋范圍、神經元之間的時空聯接特征及投射方向等，建立模型，揭示感知、記憶、意識和情感等腦聯接空間信息機制，從而促進腦健康與智能技術的發展。

《自然》雜志幾年前曾對駱清銘發明的全腦定位系統進行過專題報道，并引述國際專家評價稱：“這種以工業化的形式大規模、標準化地產生數據，將改變神經科學已有的研究方式。”

駱清銘告訴第一財經記者，這些成像設備都是自己采購零部件來生產組裝制造，擁有全鏈條樣本處理、三維高分辨率全自動成像、大數據處理與分析的自主知識產權。

第一財經記者了解到，目前全腦定位系統已迅速為國內外十余家神經科學研究單位應用，包括美國艾倫腦科學研究所、冷泉港實驗室都在申請用MOST技術開展全腦細胞類型普查研究。

標簽： 神經科學 MOST