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然而利用显微光学切片断层成像系列技术,科学家们就有可能在全脑范围内观察某一个细胞。华中科技大学教授龚辉说:“之前人们将大脑手工切片、逐片扫描,通过细胞染色对神经元或神经环路进行研究,这样的信息是割裂的。”全新的成像技术,让人类从“坐井观天”的切片视野中走出来。“神经元细胞原来是可以跨越多个脑区的,这刷新了人类对大脑的认识。”转基因标记、断层扫描、三维重构算法等多学科的交融,“使大脑图谱不再是离散的断面图片的集合,而是准连续的、有明确空间尺度和位置信息的全脑结构及功能联接图谱。”华中科技大学副校长骆清铭说。例如,在断层扫描前,用病毒转染神经细胞,让神经元发出荧光,就像给神经元在暗夜里通了“电”,这时候再通过成像系统就可以获得脑内荧光标记的神经元在全脑的“部署”。

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过去切片、染色、上镜观察神经细胞的不同形态等是宏观研究的主要手段。而今光、电、磁的应用,使得宏观研究离开了“死神”的地盘。核磁共振(MRI)、正电子发射型计算机断层显像(PET)等多种脑功能成像技术的应用,让脑活体的宏观研究成为可能。美国人脑连接组计划(HCP)用5年时间采集和公开了千人量级、基于青年人的高质量多模态MRI数据。数据就是“号角”。“这带动了国内外共同利用该数据绘制大脑皮层精细功能图谱和全脑结构连接图谱等工作。”北京大学教授高家红说。英国等国也相继开展绘制基于本民族人脑的宏观图谱。“未来,体现基因表达、化学递质、代谢等大脑信息,加入成长、疾病等维度的动态演化版也可能被绘制出来。”高家红介绍,北京大学2018年发布了中国人脑精细结构模板,使得中国人脑研究无需基于西方人的结构模板。

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