Science專題報道：中國啟動靈長類腦圖譜國際協作計劃，用25年時間聯合全球頂尖力量繪制迄今最精密人腦藍圖

針對近期成立的“國際靈長類介觀腦圖譜聯盟”（ICPBM），10月1日《Science》雜志進行了專題報道，以下為詳細內容：

人類大腦絕非未知之地。數十年前我們就已知道，記憶在海馬體中形成，而我們的戰斗或逃跑反應則在杏仁核中觸發。但科學家們對于我們860億個神經元和數量大致相當的神經膠質細胞，遠未完成全面清查，更不用說繪制出不同細胞類型如何連接成神經回路以實現思維的圖譜了。一項新的全球合作計劃意圖詳細描繪這一領域。近日，世界各地的科學家齊聚上海，共同啟動了國際靈長類介觀腦圖譜聯盟（ICPBM）。“我們想了解大腦所有功能背后的神經結構，”ICPBM主席、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心主任蒲慕明院士說道。

該新聯盟旨在分析狨猴、獼猴和人類的大腦，以創建“多組學圖譜”，其中將包括所有細胞類型；基于RNA轉錄本的基因表達模式，即轉錄組；以及每個細胞在大腦中的投射情況。該計劃為期25年，不僅將為猴子繪制多組學圖譜，還將為來自不同人群的發育中、成年、衰老及患病的人類大腦繪制圖譜。

“所提計劃的規模令人驚嘆，”聯盟成員、莫納什大學神經科學家馬塞洛·羅薩說道，“你甚至可以認為，其中的一些目標在25年內都無法實現，但從展示內容來看，顯然這些問題正在以系統的方式得到解決。”美國艾倫腦科學研究所所長曾紅葵參加了此次會議，但并非聯盟成員，她表示研究結果“將對這一領域產生巨大影響”。

目前，ICPBM已包括來自澳大利亞、中國、德國、匈牙利、印度、韓國和西班牙的九家機構。盡管美國科學家是來自25個國家的100多名個人參與者之一，但與中國之間的緊張關系使美國機構未簽約加入。蒲慕明表示，上海市政府和中國中央政府已承諾為ICPBM提供資金支持——具體金額仍在協商中，其中包括建立一個中心樞紐，該樞紐將建立設施以實現亞微米級的大腦組織成像，提供如尸檢獲得的人類大腦等研究材料，并維護一個用于數據共享的網絡平臺。其他成員將提供自己的樣本、分子研究及圖譜繪制成果。

潛在回報包括深入了解從中風到阿爾茨海默病等神經系統疾病的細胞和分子機制，從而為新療法指明方向。研究結果或許還能揭示使我們人類獨具特色的認知過程的線索。

該聯盟將借鑒繪制較小動物大腦的艱苦努力。過去十年間，研究人員已在單個細胞和神經回路層面完成了果蠅和斑馬魚大腦的完整圖譜。2023年12月，曾紅葵和數十位同事公布了由美國國立衛生研究院（NIH）腦計劃資助的小鼠大腦轉錄組圖譜。她預測，小鼠連接組（細胞投射和突觸的完整線路圖）將在5至10年內實現。

然而，狨猴的大腦只有核桃大小，但其細胞數量卻是小鼠的兩倍：超過10億個神經元和神經膠質細胞。獼猴的大腦有牛油果大小，約有130億個細胞，而我們葡萄柚大小的大腦細胞數量則要多出一個數量級。“沒有單個機構或國家能夠全面繪制出所需規模下的靈長類動物大腦圖譜，”ICPBM成員、奧胡斯大學神經科學家金東元說道，“匯聚專業知識、技術和數據，可能是唯一現實的方式，能在合理時間內實現這一目標。”

蒲慕明表示，中國正在迅速開發能夠加速較大大腦單細胞轉錄組分析及其復雜連接組圖譜繪制的技術。他是神經科學界的泰斗，曾幫助塑造了正在進行的中國腦計劃——這是中國有史以來規模最大的基礎研究計劃之一。

一種名為Stereo-cell的單細胞測序平臺是一項頗具前景的技術，華大基因最近在《科學》雜志上公布了這一成果。其開發者表示，該平臺可以在單個芯片上的液滴中捕獲多達近100萬個細胞的轉錄組，并且還可以對保存在石蠟中的大腦樣本的降解RNA進行測序。

盡管了解人類大腦是最終目標，但有充分理由不將整個項目完全寄托于人類樣本。能否獲得人類大腦取決于人們是否愿意在死后捐獻組織，而且保存的材料“永遠不會像動物研究中的解剖結構那樣理想，”ICPBM成員、奧托·馮·格里克大學馬格德堡分校神經科學家安德魯·帕克說道。例如，加州大學圣迭戈分校神經科學家、ICPBM成員戴維·克萊因菲爾德表示，盡管狨猴的大腦與人類不同，但其細節或許有助于解釋靈長類動物的智力與其他哺乳動物有何不同。

蒲慕明表示，蘇州、海南和深圳的高分辨率全腦成像設施使中國在非人類靈長類動物大腦圖譜繪制方面具有優勢。中國科學家在進行活體猴子的侵入性操作（如在其大腦中植入線路或注入染料以進行成像）時面臨的監管障礙也較少。蒲慕明承諾，ICPBM將遵守或超越所有成員國的倫理標準。

該項目的國際合作者帶來了其他優勢。例如，印度理工學院馬德拉斯分校正在繪制數十例尸檢人腦的細胞類型圖譜；伊朗正在德黑蘭建立國家靈長類研究中心；亞洲同步輻射裝置聯盟SYNAPSE計劃利用加速器產生的強X射線進行亞細胞尺度的人腦圖譜繪制。“希望這個聯盟能夠挺過許多國家正在奉行的孤立主義，”奧胡斯大學神經科學家、ICPBM成員孫超說道。

美國已基本上被排除在中國牽頭的這項計劃之外。NIH近幾個月來為與海外實驗室合作設置了新的障礙——不過，腦計劃下的一些國外合作仍在繼續。曾紅葵指出，鑒于腦計劃主要關注小鼠和靈長類動物大腦的分子研究，且剛剛開始解剖圖譜繪制的試點研究，美國和中國的腦圖譜繪制工作“高度互補”。盡管美國艾倫腦科學研究所“目前無法直接與ICPBM合作”，但曾紅葵表示，“我希望合作能夠繼續。”

https://www.science.org/content/article/china-launches-ambitious-collaboration-map-primate-brains-including-ours

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