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中国科学家将绘制最精细人脑三维图

2018年12月07日 09:32   来源:武汉晚报   

  为揭开大脑的奥秘,中国科学家计划为人脑中错综复杂的神经元和血管绘制出最精细的三维“地图”。

  这项浩大工程犹如给一座由近千亿棵树木组成的巨大森林拍出三维照片,既要看全整座森林,又要看清每一棵树上的每一根细枝和每一片树叶。

  领导这项研究的是海南大学校长、华中科技大学苏州脑空间信息研究院首席科学家骆清铭。

  从“黑白照”到“彩色照”

  52岁的骆清铭是湖北蕲春人,出身农家,有着艰苦的求学经历。上世纪90年代,从事光电子研究的骆清铭在美国留学期间,在世界上首次用近红外光学的方式成像检测出了脑的活动,所发明的技术获得了美国专利。1997年,骆清铭放弃国外优越的条件回到母校华中科技大学。

  “我很庆幸赶上了改革开放后的好时代,觉得要为国家做点事。我当时的研究是一个新兴领域,希望能回国在脑研究上继续‘做文章’。”骆清铭说。

  国际学术界认为绘制精细的脑图谱非常重要,但因为这项研究极为困难,学科跨度非常大,还未能获得成果。

  骆清铭借助华中科技大学多学科交叉的优势,仅以20万元资金和一间25平方米的实验室启动了脑科研项目。“大脑像豆腐一样软,将脑样本固定并将其中的神经和血管标记出来是很难的。仅是脑样本制备的难题,我们就花了三年时间才攻克。”骆清铭说。

  经过8年努力,骆清铭团队终于研发出显微光学切片断层成像系统,于2010年底发表在《科学》杂志上,并入选2011年度“中国科学十大进展”。

  “如果把这个成像系统理解为一个相机,最开始我们造出的是黑白相机,给鼠脑拍出了黑白照。”骆清铭说。

  之后,他的团队不断取得突破,拍出了鼠脑的彩色图谱。再后来,图谱的色彩越来越丰富,显示的内容越来越精细,脑结构之美让艺术家都叹为观止。

  “我们已在实验鼠身上获得成功,正在对更高级、更复杂的灵长类动物发起挑战,力争在世界上率先完成对人类大脑的精准扫描。”李安安说。

  更期待“中国脑”计划

  科学家估计,鼠脑有数千万个神经元,猴脑数十亿个,人脑大约860亿个。苏州脑空间信息研究院有数十台成像仪器在日夜不停地工作着。

  据估算,一个人脑的数据量相当于约20万部4K高清电影。即便是中国最强大的超级计算机“神威太湖之光”,一套人脑数据就会把它的存储空间占满。

  骆清铭说,目前计算是最大的技术瓶颈,人脑图谱的绘制还要等待技术的发展。

  骆清铭说,绘制精细的人脑图谱在技术层面没有根本性障碍,主要面临的是经费和机制方面的制约,需要加大投入,改革人才的评价机制,允许科研人员长时间安心从事研究。

  骆清铭团队被选中参与美国脑计划,也为欧盟和其他国家的脑计划提供数据。但骆清铭更希望中国能够尽早启动自己的脑科学计划。

  据了解,脑科学和类脑研究已被列入“十三五”国家重大科技项目。

  “我们期待能够像研制‘两弹一星’一样,启动中国脑计划。”骆清铭说,“一旦有足够的经费支持,集中力量,我们有可能在5年至10年内获得精细的人脑图谱。”

  骆清铭说:“这项研究非常值得投入,会产生超过百倍的回报。它能促进儿童教育,推动人类对抑郁症、帕金森、老年痴呆症等脑疾病的诊断治疗。尤其是中国进入老龄化社会之后,这项研究对于延缓老年病,提高老年人生活质量,都具有重要意义。”据新华社电


(责任编辑 :支艳蓉)

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