中新網(wǎng)北京5月9日電 (記者 孫自法)如何看清楚大腦？中國(guó)科學(xué)家為此基于非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物模型，最新研究繪制出獼猴腦部空間組織架構(gòu)的全景式腦圖譜，并將這項(xiàng)對(duì)轉(zhuǎn)化到人類(lèi)具有重要意義與影響的相關(guān)研究數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)面向全球開(kāi)放共享。

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所5月9日發(fā)布消息說(shuō)，該所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心團(tuán)隊(duì)繪制全新獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的成果論文，近日已在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》(Science Bulletin)發(fā)表，圖譜也已在腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心官網(wǎng)開(kāi)放共享，其相關(guān)數(shù)據(jù)可在“科學(xué)數(shù)據(jù)銀行”下載獲取。

　　為什么選獼猴繪制腦圖譜

　　研究團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，目前，大量腦科學(xué)研究將非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物研究作為闡明認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)并促進(jìn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的核心來(lái)源。獼猴作為研究人類(lèi)認(rèn)知功能機(jī)制和模擬人類(lèi)腦部疾病的理想模型，其在遺傳學(xué)、生理學(xué)和腦結(jié)構(gòu)上與人類(lèi)高度相似。因此，一份能夠描繪獼猴腦部空間組織架構(gòu)的全景式腦圖譜對(duì)于將研究成果從獼猴轉(zhuǎn)化到人類(lèi)具有重要意義。

　　這樣的圖譜可以表征不同區(qū)域的特征，包括連接性、結(jié)構(gòu)和幾何拓?fù)涞�，有助于學(xué)界理解腦的功能、發(fā)育發(fā)展和演化。不過(guò)，現(xiàn)有的圖譜構(gòu)建主要集中在特定區(qū)域的片段化研究，而全面、標(biāo)準(zhǔn)的全腦尺度獼猴腦圖譜卻一直難以實(shí)現(xiàn)。

　　在過(guò)去幾十年中，研究人員嘗試創(chuàng)建各種獼猴腦圖譜，但多數(shù)都僅限于特定層面或特定區(qū)域的研究，無(wú)法全面揭示腦部組織規(guī)律及其功能的多樣性。

　　全新腦圖譜有何特色優(yōu)勢(shì)

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于腦圖譜領(lǐng)域的研究，近年來(lái)成功繪制首版人類(lèi)腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，并建立其驗(yàn)證和應(yīng)用體系，在腦圖譜領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　本項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)延續(xù)“基于腦連接信息繪制圖譜”思想，繪制出全新的獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜(MacBNA)，其構(gòu)建基于高空間和角度分辨率的彌散磁共振成像數(shù)據(jù)。

　　全新獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜將獼猴大腦劃分為304個(gè)精細(xì)腦區(qū)結(jié)構(gòu)，并定量描繪每個(gè)腦區(qū)的解剖和功能連接模式，為在宏觀(guān)尺度上明確大腦的組織模式提供不可或缺的工具。與其他獼猴腦圖譜的指標(biāo)定量比較結(jié)果表明，該獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜不僅對(duì)腦區(qū)進(jìn)行合理且精細(xì)的分區(qū)、詳細(xì)描述每個(gè)腦區(qū)亞區(qū)之間的宏觀(guān)連接，還能很好表征大腦的連接拓?fù)淠Ｊ�，并作為可靠的參考系統(tǒng)，能夠有效整合多尺度腦圖像和多組學(xué)信息，從而多模態(tài)跨尺度呈現(xiàn)獼猴腦部空間組織架構(gòu)。

　　作為一套描繪獼猴腦部空間組織架構(gòu)的全景式腦圖譜，全新獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜還將克服現(xiàn)有圖譜的諸多缺陷，包括僅針對(duì)特定解剖區(qū)域、僅有單一模態(tài)信息等局限性。同時(shí)，基于相同理論與方法繪制的人類(lèi)和獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，將為從猴腦獲得的信息和知識(shí)有效地遷移到人腦發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　研究有哪些意義與影響

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，本項(xiàng)研究利用細(xì)胞構(gòu)筑和介觀(guān)連接在分區(qū)邊界、連接準(zhǔn)確度兩個(gè)方面驗(yàn)證了圖譜結(jié)果的可靠性，揭示出獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜在一定程度上具有生物學(xué)意義。

　　同時(shí)，全新獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜還集成影像、染色切片和神經(jīng)示蹤數(shù)據(jù)，在同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)空間中提供宏觀(guān)連接、介觀(guān)連接以及組織學(xué)信息，這既為全面地理解大腦不同尺度下的屬性、探究模態(tài)間的關(guān)系奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)多模態(tài)融合、跨尺度計(jì)算等算法建立數(shù)據(jù)平臺(tái)。獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜不僅為多層面地理解大腦功能的工作機(jī)理提供新的多模態(tài)空間地圖，也將推動(dòng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、跨物種比較和大腦數(shù)字建模等重要研究領(lǐng)域發(fā)展。

　　此外，這次研究中的跨模態(tài)多尺度數(shù)據(jù)集還將提供一個(gè)開(kāi)放獲取平臺(tái)，用于解決計(jì)算問(wèn)題，例如建立獼猴數(shù)字孿生腦和跨尺度圖像配準(zhǔn)。腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜繪制思想和方法還具有擴(kuò)展到其他物種進(jìn)行比較研究的潛力，將在跨物種比較、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和計(jì)算建模方面發(fā)揮重要作用。

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心團(tuán)隊(duì)表示，腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜是腦圖譜發(fā)展和神經(jīng)技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢(shì)，也是腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等相關(guān)學(xué)科取得突破的關(guān)鍵。

　　該團(tuán)隊(duì)目前正在持續(xù)收集數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步完善獼猴腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，并增加額外的神經(jīng)示蹤和組織切片染色圖像。在已有成果基礎(chǔ)上，未來(lái)腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜將沿著跨物種腦圖譜、多模態(tài)多尺度腦圖譜方向發(fā)展，為診斷治療、跨物種研究和啟發(fā)類(lèi)腦智能等提供支撐。(完)

責(zé)任編輯：王雨蜻