中國科學院腦功能聯結圖譜研究技術獲重要進展

　　7月1日，國際學術期刊《美國科學院院刊》在線發表了中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所郭愛克研究組關于嗅覺感知過程中腦特定功能區域神經網絡聯結研究的重要成果，該研究成果揭示了腦特定功能區域內神經元微環路和產生氣味選擇性的信息轉換機制。

　　人類大腦約有一千億個神經細胞，形成具有1015聯結數的復雜神經互聯網絡，這一復雜網絡是人類智力產生的基礎。因此，腦功能神經網絡聯結圖譜被視為人類的“智力藍圖”，是腦科學研究面臨的重大挑戰，在研究中存在兩大瓶頸問題，一是為了能記錄活體狀態下所有神經細胞的電活動，必需研發出能反映電活動的非侵入性微探針，在記錄大量神經細胞電活動的同時，又有足夠的時間和空間分辨率;二是目前還不能支持這樣海量數據的解讀，難以從中提取有關大腦工作的原理和規律信息。

　　郭愛克院士領導的研究小組獨辟蹊徑，發展了一種新型神經細胞雙色鈣成像技術(dual color calcium imaging)，用于研究神經元之間、突觸前與突觸后之間在結構聯結和功能上的相互關系，并利用該項技術揭示了果蠅嗅覺感知過程中氣味選擇性的編碼機制，以及從嗅球的投射神經元到被投射的單個蘑菇體神經元微環路的信息轉換機制。

　　當前，繪制人類“智力藍圖”已成為國際生命科學研究和未來發展的制高點。2013年2月，美國總統奧巴馬在國會的國情報告中提出了“腦活動圖譜計劃”(Brain Activity Map)，該計劃的目標是做出活體狀態下大腦內“每一個神經細胞上的每一個電脈沖”的圖譜。中國科學院經過多年的研討醞釀、組織隊伍、凝煉目標，已于 2012年11月率先實施啟動了“腦功能聯結圖譜”戰略性先導科技專項(B)。該項目與美國“腦活動圖譜計劃”的主要區別在于，是有所選擇地描述各腦區特殊種類神經細胞群之間有功能的聯結和運作，并根據腦科學發展態勢和最新技術條件，選擇幾種重要的腦功能(感覺、情緒、學習記憶、決策)，力求完整地描述在正常生理狀態和病理狀態下，這些承擔重要功能的神經網絡聯結的構造和運作機制。

　　郭愛克研究組提出的新型神經細胞雙色鈣成像技術將可廣泛應用于多種神經聯結網絡，以獲取執行特定腦功能相關腦結構所有神經細胞電活動的動態信息，為最終完成繪制人類“智力藍圖”夢想做出貢獻。