1000億個神經元、500萬億個突觸，以及氨基酸、多肽和蛋白質所構成的神經遞質等多種複雜因子存在於人類腦部。正是由此，腦科學被稱為人類的“終極疆域”，要叩響這扇大門尤為困難。21世紀以來，隨著研究方法與研究手段的突破，人們逐漸找到了方向。如今，腦科學已成為科學研究的最熱門領域之一，吸引無數科學家投身這一領域。
近日，東南大學腦科學與智慧技術研究院在單細胞精度全腦對映領域取得重要進展，相關成果以“Cross-modal coherent registration of whole mouse brains”為題，線上發表於國際方法學頂級期刊Nature Methods。該專案由東南大學腦科學與智慧技術研究院牽頭，聯合中美兩國頂尖高校、科研院所完成。
（mBrainAligner用於跨模態影象配準、大腦輪廓繪製、全腦完整形態神經元重建資料對映、fMOST鼠腦圖譜建立的總體流程）
全腦神經元對映和解析是腦科學研究的重要方向，近年來全腦成像資料正以前所未有的速度增加，但是高精度跨模態腦配準仍然是一個巨大挑戰。針對上述難題，東南大學課題團隊構建了跨模態影象配準管線——mBrainAligner，以系統化應對模式生物跨模態腦配準挑戰。並與騰訊公司研究人員緊密合作，研發了線上多模態資料配準平臺，已提供給世界範圍內研究人員使用。mBrainAligner將持續為“中國腦計劃”中多類模式生物腦圖譜構建及相關神經生物學研究提供支撐。
2021年9月，科技部網站正式釋出科技創新2030“腦科學與類腦研究”重大專案2021年度專案申報指南的通知，涉及59個研究領域和方向，國家撥款經費概算31.48億元。指南的釋出標誌著醞釀6年多的中國腦計劃專案正式啟動。中國腦計劃自從2014年宣佈以來，就備受各界關注。預計，未來中國腦計劃整體規模有望達到百億甚至千億級，比肩美國腦計劃。
向自然科學“終極疆域”發起挑戰，深入探索和理解人腦的奧秘，跨過機器與人的“最後一道界限”，使機器最終達到人類智慧水平，是東南大學腦科學研究工作者的遠大夢想。
此前，學校多個單位從事腦科學及相關領域研究——
- 韋鈺院士2002年建立的國內首個以學習科學為主要研究的文、理、工、醫多學科綜合交叉的研究機構——學習科學研究中心長期圍繞對人類智慧發展的促進和評測，開展從基因、神經遞質、腦功能、生理、心理到行為的多層次跨學科轉化研究，以期指導青少年教育實踐。
- 彙集了大批高層次人才的生命科學研究院在神經發育機制尤其是兒童孤獨症的致病機制研究方面成果豐碩，已達到國際先進水平。
- 擁有大批具有海外豐富科研經歷的學科帶頭人以及國家級突出貢獻專家的醫學院和中大醫院在腦疾病的致病機理、腦影像技術的開發等研究方向有突出成績。
- 90%以上教師具有海外留學背景的生物科學與醫學工程學院和儀器科學與工程學院在腦科學研究相關的高通量組學研究、基於腦晶片的生物人工智慧器件開發、腦機介面的神經調控技術等方面研究成果顯著。
- 與美國合作的SEU-Allen東南大學-艾倫腦研究所聯合研究中心，在腦科學大資料的建立、分析與視覺化方面代表著國際頂級水平。
2018年，東南大學成立“腦科學與智慧技術研究院”，學校整合現有腦科學研究力量，並與美國艾倫腦研究所等多家著名機構合作，定位腦科學前沿領域、為全世界提供腦科學大資料資源, 將腦智慧應用達到國際領先水平。研究院一成立，就匯聚了來自工程學、生命科學、資訊與計算機科學、人工智慧等多個學科的 50 多位博士，他們加入這個機構，致力於探索腦科學的奧秘。
近期以來，腦科學與智慧技術研究院已經在腦圖譜以及全腦神經元的形態多樣性取得重要成就。2021年10月，Nature主刊線上發表東南大學團隊科研成果，文章報道了目前全世界最大的1741鼠腦神經元資料集，有力地證明了量化的完整單細胞解剖學分析對神經細胞型別鑑定是至關重要的。此外，在Nature同期發表的兩篇文章 “A multimodal cell census and atlas of the mammalian primary motor cortex（哺乳動物初級運動皮層的多模式細胞普查和圖譜）”，“Cellular anatomy of the mouse primary motor cortex（小鼠初級運動皮層的細胞解剖）”，東南大學團隊都為腦神經元重建與資料智慧分析做出了重要貢獻，為文章的共同作者。
科學研究尤為複雜，要想破解人類大腦的“秘密”或許還需要時間。但我們能看到的是面對腦科學這一“人類的終極疆域”，諸多探索者都駛出了自己的方舟。大腦工作機制的探索、基於腦科學的新型智慧技術、智慧技術在腦科學中的應用、人機互動智慧技術、醫學影像大資料等腦科學前沿領域和無數未解的難題，深深地吸引著東大科研人前去探索，學校也將繼續努力探索自然科學奧秘，以期為科技的發展與進步做出更大貢獻！
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本文部分素材來自：東南大學官微、東南大學新聞網、東南大學本科招生、第一財經等
