脑活素

p 　　11月14日，中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣研究团队在磁共振影像示踪细胞治疗脑胶质瘤领域取得新进展。相关论文“MR imaging tracking of inflammation-activatable engineered neutrophils for targeted therapy of surgically treated glioma”(《磁共振影像示踪的中性粒细胞药物输运体系靶向治疗术后脑胶质瘤》)在线发表在国际学术期刊《自然-通讯》上。 /p p 　　脑胶质瘤是最常见的中枢神经系统恶性肿瘤，也是目前最为难治的肿瘤性疾病之一。目前临床上胶质瘤的治疗方法主要以手术切除为主，辅以包括放射治疗和药物治疗在内的综合治疗，但其总体预后仍不容乐观，5年生存率不足10%，中位生存期仅为12-15个月。为何胶质瘤患者在经过综合治疗后，生存率仍然极低?一方面是因为胶质瘤细胞在颅内呈浸润性生长，并沿着神经纤维爬行生长，瘤体无清楚边界，导致手术无法彻底清除。另一方面是因为颅内血脑屏障的存在，使得多数化疗药物无法进入脑肿瘤组织，可用于脑胶质瘤化疗的药物品种非常有限，且治疗效果不高。如何提高术后胶质瘤患者的生存期成为临床的重大需求。 /p p 　　郑海荣研究团队发现利用免疫系统中重要的中性粒细胞，作为穿越血脑屏障的靶向细胞载体，同时结合具有磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)性能和载药能力为一体的磁性介孔氧化硅纳米颗粒，得到具有MR成像性能的载药中性粒细胞。当通过静脉注射到达术后脑胶质瘤炎性区域后，高度激活的载药中性粒细胞可形成中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil extracellular traps，NETs)，同时释放载药纳米颗粒并进入到浸润的肿瘤细胞，成功实现了对术后脑胶质瘤的诊疗可视化。 /p p 　　该研究得到科技部“973”计划(2015CB755500)和国家自然科学基金(81527901, 81327801, 81801843)等的资助。 /p p style=" text-align: center " img title=" 微信图片_20181119091510.jpg" alt=" 微信图片_20181119091510.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/452c857b-652d-4305-9a8e-787fc38ff6f9.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　载药中性粒细胞对术后胶质瘤小鼠诊疗示意图 /p p & nbsp /p

由华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)骆清铭教授、龚辉教授研究团队获取的一套大鼠全脑高分辨数据集，近期发布在欧盟人脑计划(Human Brain Project, HBP)的神经信息平台(Neuroinformatics Platform, NIP)上。这标志着该团队建立的“鼠脑最精细脑图谱基础数据库”为欧盟人脑计划正式采用。　　此次发布在HBP-NIP上的数据集由该研究团队独立完成，样本为Golgi-Cox法染色的Sprague Dawley大鼠全脑，用显微光学切片断层成像(MOST)系统获取了全脑图像，成像分辨率为 0.35μ m×0.35μ m×1μ m，共包含16216层矢状原始切面。该数据集也同时在全脑网络可视化(Visible Brain-wide Networks, VBN)网站进行了共享，访问地址为 https://vbn.org.cn/2D/id3.html。　　HBP是2013年经欧盟委员会批准发起的旗舰级拨款项目，汇集了欧洲神经科学领域的众多科研团队与神经科学前沿研究课题，有超过120个参与机构和10亿欧元的项目资金。神经信息平台是HBP的重要组成部分，用于神经科学数据的发布与检索，近期发布的是神经信息平台的第一个公开版本，可直接通过 https://nip.humanbrainproject.eu 访问。HBP还同时发布了脑模拟平台、高性能计算平台、医学信息平台、神经形态计算平台和神经机器人平台，可通过 https://collab.humanbrainproject.eu 注册、登录和使用。

中国科学院生物物理研究所脑成像团队面向脑磁图等生物磁探测需求，完成了新型脑磁图工程化和产业转化的关键部件——国产化零场原子磁力计的研制。经第三方检测，灵敏度、带宽等主要性能指标达到国际先进水平；对脑磁图成像特别重要的磁敏感轴正交性，信号稳定性等指标达到国际领先水平。同时，该部件通过生物物理所转化企业实现标准化批量生产。脑磁图是兼具高时空分辨率的无创脑功能成像技术。生物物理所脑成像团队于2018年完成国内首台多通道原子磁力计脑磁图原型机，摆脱了对液氦的依赖，是高性能、可穿戴、低成本的新一代脑功能成像技术。脑磁图核心器件研发及量产获进展

前言骆清铭院士和龚辉教授带领MOST团队发明的显微光学切片断层成像系列技术（MOST/fMOST）作为介观尺度最精准的三维完整器官成像技术，已在神经机制、脑疾病、心脑血管疾病以及药理毒理等科学前沿领域研究中发挥重要作用，并带动了相关标记技术和大数据处理和解析技术的发展。 文章题目：Single-neuron projectomes of mouse paraventricular hypothalamic nucleus oxytocin neurons reveal mutually exclusive projection patterns发表时间：2024年1月29日发表期刊： Neuron研究团队：北京大学生命科学学院黎胡明珠、华中科技大学苏州脑空间信息研究院江涛是论文的共同第一作者；北京大学于翔教授、华中科技大学李安安教授、西湖实验室边文杰研究员为论文的共同通讯作者 催产素是九个氨基酸组成的环状神经肽，由大脑中的神经细胞合成、分泌。其最早被报道的作用是促进分娩和泌乳，主要由垂体分泌至外周循环的催产素完成。进一步研究发现催产素还参与维持机体代谢平衡和内稳态，并调控社交行为、学习与记忆、奖赏等复杂行为。关于催产素的研究已经持续百年，但其多样功能的结构基础仍不清楚。一个关键问题是，催产素神经元如何将催产素分泌至各个脑区及外周组织，从而实现特定功能的调控。前人研究表明大脑中产生催产素的神经元主要分布在14个脑区中，其中下丘脑室旁核（paraventricular hypothalamic nucleus, PVH）拥有数量最多且投射最为复杂的催产素神经元。因此，对于室旁核催产素神经元投射的形态解析对理解其功能多样性至关重要。室旁核包含两类传统方法定义的催产素神经元类群：大细胞催产素神经元被认为拥有复杂的轴突结构并参与中枢和外周的调控，小细胞催产素神经元主要参与中枢自主神经调控（图1）。然而群体示踪的方法无法精细区分两类神经元的投射图谱，也无法揭示每一类群中是否存在进一步的功能与形态异质性。系统性重构单神经元形态为解答这一问题提供了可能。 2024年1月29日北京大学于翔团队与合作者在 Neuron 期刊发表了题为“Single-neuron projectomes of mouse paraventricular hypothalamic nucleus oxytocin neurons reveal mutually exclusive projection patterns”的研究论文，在单细胞水平揭示了下丘脑室旁核催产素神经元的完整形态。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与上海科技大学联合培养，目前就职于北京大学生科院的黎胡明珠博士为第一作者。 图1：（左）根据传统分类与群体示踪的大细胞催产素神经元（magnocellular）与小细胞催产素神经元（parvocellular）分类。（右）基于系统性重构单神经元形态提出的室旁核催产素神经元C1与C2分类 该研究首先构建了病毒载体rAAV-EF1α-DIO-YPet-p2A-mGFP，在Oxytocin-ires-Cre小鼠中实现了室旁核催产素神经元的稀疏高亮标记。通过荧光显微光学切片断层成像（fluorescence micro-optical sectioning tomography, fMOST）对稀疏标记样本进行全脑成像，用Fast Neurite Tracer进行形态追踪，重构了264个室旁核催产素神经元的完整三维形态，从而绘制了亚微米分辨率下的单神经元全脑投射图谱。进一步通过层级聚类和投射靶点相关性分析，揭示室旁核催产素神经元包含两类投射模式互斥的类群。其中，C1类包括177个神经元，轴突较短且终止于正中隆起（连接下丘脑与垂体的脑区），仅有少量分支分布于下丘脑区域，且对其他脑区几乎没有投射（图2，红色）；C2类包括87个神经元，其轴突广泛投射至除正中隆起之外的两百余个脑区，涵盖新皮质、嗅区、海马结构、皮质板下层、纹状体、苍白球、丘脑、下丘脑、中脑、脑干、脑桥、延髓、小脑和纤维束（图2，绿色）。每一类群又可进一步分为投射模式不同的三个亚类。此外，还发现室旁核催产素神经元，特别是C2类神经元的树突形态复杂并可延伸至室旁核以外，而C1类神经元的树突则较简单且分布在胞体附近，两类神经元胞体位置有一定偏好，并具有独特的转录特征与分子标志。 图2：小鼠下丘脑室旁核催产素神经元根据单神经元投射图谱可分为C1类（红色）和C2类（绿色）。 C1类和C2类神经元及其亚类在投射模式上的高度异质性，表明各亚类神经元可能分别执行了催产素的不同生理功能：（1）正中隆起—垂体后叶是催产素向外周分泌的重要途径，因此C1类神经元应主要负责通过神经内分泌调控外周生理活动，同时其在下丘脑的投射分支可能参与中枢自主神经调控；（2）C2类1亚型（C2-1）神经元投射至脑干多个区域，可能参与自主神经调控、介导躯体感觉以及伤痛感觉的调控；（3）C2-2 和 C2-3亚型神经元拥有复杂且精细轴突分支，全脑广泛投射，除了涵盖C2-1亚型神经元的功能之外，很可能介导社会识别、亲社会行为、学习与记忆、奖赏行为及厌恶行为等高级脑功能；（4）脑室周围存在C2类神经元轴突分布，提示其分泌的催产素可能是脑脊液中催产素的重要来源之一；（5）对催产素神经元树突的重构发现其分支延伸至室旁核周围核团中，可能具有整合信号输入及通过催产素的树突释放调控周围脑区的作用（图3）。 图3：(A, B) 室旁核催产素神经元各亚类的单神经元投射图谱。(C) C1类与C2类神经元具有截然不同的投射模式。(D) C2类神经元轴突投射至脑室附近区域。 综上，该研究对室旁核催产素神经元进行全方位的、单细胞精度的胞体、树突和轴突形态学分析，为进一步理解催产素神经元调控复杂生理功能提供了详实的结构基础。两类神经元分子标记物的鉴定，为后续特异性的分子、环路操作和功能探索奠定了基础。该项工作从单细胞水平，更新了人们长久以来对于室旁核催产素神经元形态结构的认知，并将为后续研究提供重要的参考。 该研究工作是多团队联合攻关的成果。中科院脑科学与智能技术卓越创新中心和上海科技大学博士毕业生，现北京大学生命科学学院研究助理黎胡明珠是该论文的第一作者。华中科技大学苏州脑空间信息研究院江涛是论文的共同第一作者。北京大学于翔教授、华中科技大学李安安教授、西湖实验室边文杰研究员为论文的共同通讯作者。华中科技大学骆清铭、龚辉与李安安团队，中科院遗传与发育研究所吴青峰课题组，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心严军与许晓鸿课题组及全脑介观神经联接图谱平台中心对该研究做出了重要贡献。 原文链接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)01010-3

人类脑计划联合负责人Henry Markram，该项目脱颖而出获得欧盟巨额的经费支持。图片来源：Denis Balibouse 　　石墨烯研究和人类脑计划项目分别从欧盟主持的迄今为止最大经费规模的竞赛中脱颖而出，赢得10亿欧元“巨奖”。欧盟委员会将召开新闻发布会，正式宣布获胜者名单，每个获胜项目将获得高达10亿欧元的资金支持。 　　“这是欧洲有史以来最难的一场科学竞赛，让我们为获胜者干杯!”FuturICT项目协调人Dirk Helbing说，虽然FuturICT最终在角逐中失败。 　　日前，欧盟启动“未来新兴技术旗舰项目”，有6个项目进入最后一轮角逐，不过，欧盟委员会日前证实只有4个项目仍然坚持比赛。1月24日，其中两个项目——“智慧生活守护天使”和FuturICT——相关参与者对《科学》杂志透露，他们并不在获胜名单中。这样一来，只剩下石墨烯项目和人类脑计划成为冠军得主。 　　根据旗舰项目相关计划，在开始的两年半里，两支获胜队伍将一共获得1.08亿欧元的经费。但由于大学和产业伙伴也会赞助部分资金，这样折合算来，每个项目在启动阶段将获得超过7000万欧元。 　　“一般而言，在欧洲，一个研究员的成本大约是每年10万欧元，这些钱相当于700人年的花费。”石墨烯项目协调人、瑞典查尔姆斯理工大学的Jari Kinaret提到，“这是一笔相当大的经费。”启动阶段过后，这两个项目每年有望获得1亿欧元的资金。 　　石墨烯是一种新材料，引起了许多科学家的兴趣，因为它能够传导光和电。该石墨烯项目旨在开发这种材料在能源和数字技术等领域的应用。尽管拒绝在结果发布会前承认其项目获胜，但是Kinaret假设了一旦获奖意味着什么：“我们将启动在通讯技术方面的应用研究，例如幻想收音机，它能够在今天无法应用的频率下运行。”稍后，他们还将从事诸如人造视网膜和其他“生物植入物”等方面的应用研究。 　　人类脑计划则试图使用超级计算机模拟科学家掌握的有关人类大脑的所有事情，包括脑细胞、化学特性和连接性等。该计划由瑞士洛桑联邦理工学院神经系统学家Henry Markram负责整合协调工作。有科学家指责Markram的构想不切实际，例如借以洞悉神经退行性疾病如何能被更好地治疗等。 　　“实际上，这些项目并不是因为其创新性而赢得巨额资金支持的。”瑞士苏黎世联邦理工学院物理学和社会学家Helbing表示。他提出的项目FuturICT预想建立一个“行星式神经系统”来收集和分析大规模数据，从而模拟现代社会以及预测流行病蔓延和下一场金融危机等。 　　Helbing指出，FuturICT能够促使社会学家、工程师和其他科学家以一种史无前例的方式联合起来，但最重要的是欧盟能否敢于做这件事。

11月8日，北京。作为世界上最大的信息技术出版、研究、会展与风险投资公司，美国国际数据集团(IDG)继续捐赠1000万美元与北京大学共同建设北京大学—IDG/麦戈文脑研究院。 　　IDG创始人兼董事长、麻省理工学院(MIT)麦戈文人脑研究院创始人麦戈文(Patrick McGovern)与北京大学校长周其凤在北京大学临湖轩签署捐建协议。这是继今年4月底与清华大学共同建设清华大学-IDG/麦戈文人脑研究院之后，IDG在中国的又一次重大科学捐款计划。 　　麦戈文先生在致辞中表示，我和我夫人非常高兴能够与北京大学签约设立脑研究院。脑研究院设立后，全面认知脑将不只是梦想。我相信研究院将会产生一系列治疗脑疾病的科研成果。我们为参与这一进程并使之早日实现所做出的努力而倍感自豪。 　　为何选中国 　　麦戈文夫妇一直致力于对教育与科研事业的支持，特别是在脑科学研究领域。2000年，麦戈文夫妇向MIT慷慨捐赠，成立MIT麦戈文脑研究院，致力于提高人类交流水平，专门研究人脑的工作机理及相关疾病，包括孤独症、帕金森氏症、精神分裂症、语言障碍等。 　　目前，全球大约有5亿人患有和脑神经相关的各种疾病。在麦戈文走过的90多个国家中，他发现这些国家的大学和研究所都有个共性，那就是很多优秀的脑神经方面的科学家都来自中国。与此同时，麦戈文在MIT建立脑研究院的时候发现，大约有25%的工作人员来自中国，“所以我认为中国的科学家在这方面有着比较优秀的研究基础，在中国建立人脑研究院可以吸引他们回国，这样就能保证有100%的中国人来从事这一领域的研究工作。”麦戈文告诉《科学时报》记者。“我之所以把钱投在中国，是希望在中国建立这样的一个研究机构，来帮助扩大和延伸他们的研究，同时吸引全球各地优秀的华人科学家回到中国来从事这方面的研究，参与到为解决全球人脑疾病的研究中来。” 　　IDG及IDG资本管理团队还将分别设立“IDG中国基金会”和“和谐基金会”，为该研究院提供长期的支持与资助。 　　北京大学校长周其凤告诉记者，IDG和麦戈文夫妇将给予北京大学10年稳定的支持，这样就能保证有一个非常宽松的环境，来让科学家非常自由地来开展研究，从而产生非常好的研究成果。“人类对大脑的认识还不够，加深对大脑的认识和健康的理解将有助于人类治疗脑部疾病。当然，这其中也有很多期待，如对大脑疾病的治疗和解决方案的提升，以及理论方面的认识和研究，还有待继续研究。” 　　对于北大和清华各自脑研究院如何协同作战，麦戈文认为，不同的大学的侧重点都有所不同，如清华大学在分子结构和计算神经科学方面有优势，有较好的研究成果，北大在行为、遗传和认知科学等方面比较强势，所以将有优势互补。 　　而对于IDG来讲，他们在中国的战略还远不止北大和清华。 　　“下一步我们还将继续增加捐款，除了在人脑疾病方面的研究之外。我们还将在儿童教育等方面加大投入，从而能保障一些困难儿童能上得起学，生活基本没有什么困难。在这方面北京师范大学就着一定的基础，该校主要从事教学和研究工作，在儿童的认知科学领域有自己的探索，我希望能与北京师范大学进行合作，展开这一领域的投资。”麦戈文告诉记者。 　　开放互补 　　历史悠久、基础雄厚作为北京大学的重要特点，将充分发挥其综合学科优势，在脑科学研究领域包括神经生物学、语言学、生物工程、计算科学、认知科学、以及脑神经系统疾病的临床医学研究等方面已形成了一个初具规模的研究群体，并于2001年成立了跨学科、跨院系的“脑与认知科学中心”。北京大学心理系设有认知心理学、认知神经科学、社会认知神经科学、神经经济学等基础研究方向(以及其他应用基础研究方向)，其心理学研究是目前中国大陆唯一进入全球排名前1%的单位 生命科学学院有神经生物学、医学部有痛觉和脑神经系统疾病等研究方向。 　　北京大学-IDG/麦戈文脑研究院将以北京大学心理学系和生命科学学院为依托，与北京大学-清华大学生命科学联合中心互为倚角，联合医学部、附属医院，发挥北京大学多学科的优势，致力于行为神经科学、遗传神经科学和认知神经科学的研究，做出世界一流的脑科学研究成果。 　　“这个研究院是非常开放的，欢迎国际上对此感兴趣的专家学者来此合作开展研究工作。除此之外，该研究院也承担着培养研究生和青年人才的重任，通过加强相关脑科学的课程的建设，提升北京大学的科学研究和学术氛围，一次来促进北大的国际化。”周其凤说。 　　生命科学学院院长饶毅教授拟将兼任北京大学—IDG/麦戈文脑研究院院长，他告诉记者，北大校本部和医学部、临床医院多方面将整合优势力量来一起开展研究工作。“我们希望在中国、在北大做出杰出的脑研究成就，推动人类对于大脑奥秘的认识、帮助解决困扰人类的脑和神经疾患。”

6月23日，《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表了题为An intein-split transactivator for intersectional neural imaging and optogenetic manipulation的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心徐春研究组与中科院上海巴斯德研究所龙钢研究组合作完成。该研究开发了对多特征神经元标记、记录和操控的新型分子工具，揭示了腹侧海马神经元的投射模式与情绪编码的对应关系，为解析复杂神经环路的结构与功能提供了更精细且广泛适用的工具集。大脑神经元具有复杂多样的细胞类型。细胞类型的精确定义对剖析大脑神经环路连接与功能具有关键作用，将帮助科学家更好地探索神经系统的工作原理。神经细胞类型的精确定义往往依赖于多条件交叉的标记技术。然而，目前已有的工具方法复杂繁琐，其标记的特性数量有限，并时常面临无法有效表达光遗传和钙成像相关分子的问题。因此，如何提高交叉标记工具的有效性和标记特征的数量仍是领域内的难题。为了解决上述问题，该研究利用内含肽介导的蛋白剪接技术，在神经细胞内实现了控制子（tTA）在蛋白水平的组装。该组装具有多条件交叉的特点，并可有效地驱动一系列效应基因的表达，从而实现多特征神经元的特异性标记和功能研究（图1A）。研究人员将该工具称为IBIST（intein-based intersectional synthesis of transactivator）。研究团队在验证IBIST工具的特异性和有效性后，在小鼠海马脑区和猕猴视皮层脑区进行多种实例研究展示。研究结合神经环路连接和神经元分子标签等多种特征，在小鼠海马脑区的特定细胞群体中表达光遗传蛋白，实现了光遗传学操控（图1B 、C）。此外，该研究利用5个特征精确定义了海马脑区的多目标投射神经元，并进行了钙成像记录（图1D、E）。该工作开发了新的分子工具，基于分子标签和环路连接等多种特征靶向标记特定细胞类型，并对这些多特征神经细胞进行钙成像记录和光遗传操控。与以往的方法相比，该分子工具可以实现更精细复杂的多特征标记，更高效地驱动效应基因的表达，更简单直接地设计质粒和实验方案，以及更广泛适配于现有常用的工具病毒和小鼠品系（图2）。该研究为神经环路的结构与功能研究提供了利器，并进一步揭示了海马细胞对情绪信息处理的多样性规律。研究工作得到上海市、科技部、中科院、国家自然科学基金和临港实验室的支持。　　论文链接 　　图1.IBIST工具的开发与应用。A、IBIST工具的质粒设计和工作原理；B、利用IBIST工具标记接收背侧海马输入的腹侧海马CA1的SOM+中间神经元，表达光遗传蛋白NpHR；C、黄光操控SOM中间神经元的电活动；D、利用IBIST工具在投射到4个下游脑区的海马兴奋性神经元（CaMKIIα标记）当中表达钙指示蛋白GCaMP6s；E、海马神经元的荧光信号和钙反应。图2.基于多特征标记特定细胞类型的策略与前景。

日前，来自梅奥诊所（Mayo Clinic）等机构的研究人员在美国神经科学学会年会（Society for Neuroscience' s annual meeting）上报告称，他们研制出了一台名为 Harmoni 的深部脑刺激（DBS）植入设备，首次能够在进行电刺激的同时，监测大脑内部的电反应和化学反应。该设备已经在大鼠和猪等实验动物身上进行了测试。 深部脑刺激技术长期以来被用于治疗运动障碍，但现在已迅速发展为针对包括抑郁症、抽动秽语综合征、强迫症甚至老年痴呆症等神经疾病的一种实验性疗法。尽管相关治疗取得了一些令人鼓舞的成果，但关于植入大脑深部的刺激设备所传递的电脉冲是如何影响神经回路和改变患者行为的，科学家所知并不多。现在，这个深部脑刺激设备原型或许能够提供一些答案。未参与这项研究的凯斯西储大学生物医学工程师 Cameron McIntyre 表示：“这是我们此前在人类身上无法真正获取的新数据。”该团队希望，这个设备能够确定大脑中哪些电信号和化学信号与一些症状的存在和严重性实时相关，比如帕金森氏症患者所经历的震颤。这些信息有助于揭示脑深部刺激在何处和如何发挥其对大脑的治疗性影响，以及为什么有时候会失败。 Harmoni 是基于现有深部脑刺激技术的电子记录能力研发而成的，其增添了应用于动物研究的化学传感技术。该设备采用一种被称为快速扫描循环伏安的方法，在大脑内施加一个局部电压变化，将电子短暂拉离特定的神经递质，从而产生可以测量的电流。神经递质是大脑中激活或抑制神经元的化学物质，每个神经递质分子生成的电化学签名不同，每隔 10 毫秒，就可以根据签名来识别神经递质并估测它的浓度。研究团队已经利用大鼠和猪对 Harmoni 系统的一部分进行了测试。手术中，他们先通过功能性磁共振成像技术找到对植入部位的电脉冲作出响应的大脑区域，然后在此插入化学和电子传感器，就能够合成一幅显示神经元如何受激并释放出何种神经递质作为响应的图像。动物实验的初步结果表明，通过刺激底丘脑核， Harmoni 能够测量出大脑尾状核中神经递质多巴胺水平的上升。而这正是建议用深部脑刺激法治疗帕金森氏病采用的机制之一。该设备的人体试验也在逐步推进中。但研究项目负责人、梅奥诊所的神经外科医生 Kendall Lee 表示，这项研究还处于早期阶段，他们正设法让记录电极更耐用，同时让设备更加小型化，以便能够植入患者体内。研究的合作者、孟菲斯大学神经科学家 Charles Blaha 强调，还需要深入了解大脑的健康和紊乱状态分别用何种电化学签名来描述，以及如何刺激大脑才能使其保持健康模式。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）成功研发国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为“SIAT bPET”），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破。“通常，PET成像仪器由于探测器的深度不确定效应，空间分辨率会随着偏离成像视野中心而变差，严重影响成像精度。”深圳先进院医工所劳特伯生物医学成像研究中心研究员杨永峰表示，他们团队研发了高三维分辨率双端读出探测器，使得该大口径成像系统达到14%的中心效率（350-750 keV能量窗），和整个成像视野好于1.4 mm的空间分辨率，两项性能指标都处于国际领先水平。 杨永峰介绍道，与国外商业磁兼容脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的效率提高了近2倍（从7.2%到14%），平均体分辨率提高了30倍以上（从约64mm3到2mm3）。同时，SIAT bPET采用了创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，PET成像对磁共振成像图像信噪比的影响小于5%，满足同时开展PET/MRI成像的尖端科研需求。 据了解，PET和MRI都是脑科学研究和脑疾病诊断的重要工具，PET的高灵敏度、高定量精度功能代谢成像和MRI的高空间分辨率、高软组织对比度解剖结构成像高度互补，PET和MRI还可以相互辅助，进一步提升各自的脑神经成像能力。PET分子成像通过测量大脑的血流、葡萄糖和氧的代谢、蛋白质的生成、药物的分布和神经递质的动力学等，探索不同脑区的功能，确定病变脑区的功能演变，对于脑疾病干预治疗策略和新药物探索具有重要意义。 “不过，目前市场上并没有高性能脑PET成像仪器。”杨永峰说，与美国脑计划项目正在资助研发的多个高性能脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的空间分辨率和效率也处于先进水平。“高空间分辨率使得研究大脑的细微焦点脑功能区和小的核团成为可能，还可以通过降低部分容积效应来提高脑PET成像研究的定量精度；高效率除了通过提高脑PET图像的信噪来提高研究的定量精度，也为高精度研究神经递质活动和其他动态脑生化与功能活动奠定基础。” 2022年，团队成员邝忠华在国际核医学和分子影像年会与IEEE医学成像会议上口头报告了该研究成果，随即引起了广泛的国际关注。同时，该仪器也为开展基于PET功能成像的脑科学研究、老年性痴呆等疾病的早期定量诊断研究和新药开发提供了一台重要的新工具。 据悉，相关研究由基金委国家重大科研仪器研制、深圳市孔雀团队和中国科学院仪器研制团队等项目资助。 深圳先进院研制的SIAT bPET探测器系统和脑成像仪器照片SIAT bPET获得的Derenzo模体图、人脑FDG代谢图和兔子NaF骨扫描图SIAT bPET和联影uMR790 3T磁共振成像系统上同时获得的人脑PET/MRI图像关于PET：正电子发射断层扫描（PET）是一种核成像技术（也称为分子成像），可以显示体内代谢过程。PET成像的基础是该技术检测由正电子发射放射性核素（也称为放射性药物，放射性核素或放射性示踪剂）间接发射的γ射线对。将示踪剂注入生物活性分子的静脉中，通常是用于细胞能量的糖。PET系统灵敏的探测器捕获身体内部的伽马射线辐射，并使用软件绘制三角测量排放源，创建体内示踪剂浓度的三维计算机断层扫描图像。目前主要的PET系统制造商包括GE Healthcare，Philips Healthcare，Siemens Healthcare和Toshiba。PET/MRI系统的供应商包括GE，飞利浦和西门子。SPECT供应商包括通用电气，飞利浦，西门子和Digirad公司。

检测不及时？发现的时候已经开始死亡？动物死亡率高？你是否还在为动物疫病造成的经济损失而苦恼。究其原因是我们没有及时发现问题，提前采取措施。那么都有什么检测方式可供我们选择呢，下面一图带你了解现阶段主流的动物疫病检测方法。目前整个畜牧行业使用较多的还是传统检测和血清学检测，诊断路径为：这就大大延长了疾病窗口期，随着疾病临床表现越来越复杂，特征越来越不明显，临床诊断很容易误判，导致治疗不及时，动物发病大量死亡。那么基因检测具有其独特的优势，其一是检测速度快，其二是受环境条件的限制较小。但目前多在实验室进行检测，没有发挥出第二条优势，仍会耽误最佳治疗时间。针对这一痛点，Pangaea Super 8（速8）超快速荧光定量PCR系统可以进行现场快速检测，最快20分钟完成诊断，直接用药，极大的缩短了窗口期，及时用药治疗，减少死亡。针对动物疫病的检测，艾普拜公司提供全流程解决方案，从快速核酸提取到出检测结果，一站式解决，欢迎感兴趣的您前来咨询。

随着数字化、网络化、智能化为核心的新时代来临，脑机接口技术已跃升为全球主要经济体竞相布局的关键领域，旨在催生经济发展的新引擎，并构筑起国际竞争的新高地。与传统制造方法相比，3D打印可以显著降低脑机接口技术的生产成本，快速推动原型制作和测试迭代，加速脑机接口技术的创新和改进，为其在人工智能、生物医疗、疾病康复、增强现实和虚拟现实等领域的应用提供了新的可能性。现状与趋势-技术引领发展 创新赋能未来脑机接口技术是指通过在人脑神经与电子或者机械设备间建立直接连接通路，来实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。典型的脑机接口系统一般分为四部分，即脑电信号的采集，脑电信号的分析，依据脑电信号控制实施的行为，以及外界的反馈。其中的关键核心技术包括采集脑电信号的电极、神经接口芯片、信号解码等一系列前沿科技。根据Grand View Research数据表明，2023年全球脑机接口的市场规模已达到20亿美元，并预计从2024年至2030年将以17.8%的年复合增长率快速增长。随着神经假体设备的疾病流行率的增加、全球老年人口基数的上升，庞大的患者群体基数带动需求扩张，政策上大力支持脑科学与类脑研究的发展，技术上“产学研医”紧密协同，脑机接口行业在多因素促进下有望迈入发展快车道。在传统制造技术面临挑战的背景下，3D打印不仅能够实现复杂电极的精确制造，显著降低生产成本，快速原型制作和设计迭代，为研究人员提供了一个高效的平台，使他们能够迅速地进行设计测试和优化，从而加速脑机接口技术的创新与改进。这种灵活性和快速响应能力，对于不断发展的脑机接口领域来说，无疑是推动其技术进步的关键因素。Exaddon AG，作为一家专注于微纳金属增材制造（µ AM）技术创新性解决方案提供商，其CERES 3D打印系统可实现在室温条件下直接生产和修复微纳金属物体，且整个过程无需任何后处理步骤。该技术的应用之一，便是制造用于脑机接口的微型电极，这些电极旨在植入大脑，实现外部计算能力与大脑的直接连接。这一突破性的应用为帕金森病或阿尔茨海默症等严重神经退行性疾病患者的生活质量改善提供了可能性，通过精准的神经信号读取和调控，助力于恢复或增强他们的认知与运动功能。Exaddon AG的CERES系统凭借其基于电化学沉积的金属增材制造技术（μAM），不仅确保了金属电极的高导电性和优异的生物相容性，为植入设备提供了关键保障，而且赋予了电极微观结构设计超高灵活性，使得研究人员能够根据需求定制电极，以优化提高与生物组织的互动及信号采集效率。高纵横比：直接在预图案化轨迹或接触垫上以微米级精度打印高宽比（100:1）的结构。铜或金微柱：在室温下通过局部电沉积打印高导电性纯金属针和柱，打印后可对柱进行涂覆。挑战与未来-原创技术赋能 突破研发壁垒当然，脑机接口技术并非简单的即插即用，涉及到可植入技术，通常称为皮层电图（ECoG），直接贴合大脑表面，提供比外部电极更为精确的信息。然而，其安装过程相对复杂，需要能够从大脑传导电信号的生物相容微型电极，这些电极必须足够精密微小，以便能够长期稳定地植入体内。其中“μECoG”技术（微型电极），是近期的一项重大创新，正以迅猛的速度逐步成为领域内的关注焦点。现有可植入技术的关键局限性之一是“传统硬质电子材料与人体动态、柔软且弯曲的特性之间的机械不匹配”。这种不匹配引发了使用者在长期使用设备时对舒适度和耐久性的担忧。同时，为了实现高保真信号传导，所用材料必须具备优异的导电性，这在非金属材料中尤其具有挑战性。目前的技术方案主要依赖于金或铂电极，而基底材料的选择涵盖了铱、铂、聚酰亚胺、金等。为了解决这一问题，研究人员研发了一种具有微柱阵列的柔性基底。Malliaras等研究者利用Exaddon独特的μAM技术开发了一种PEDOT:PSS微针阵列，其电极覆盖区域为10 × 10 µ m² ，电极间的中心距离为60 µ m。这些创新的研究成果不仅为神经科学和生物医学工程领域提供了新的思路，而且有望在未来为脑机接口技术的进一步发展奠定坚实的基础。精细间距阵列：间距可以根据需要定制。图像：40 x 40阵列，由直径1.6 μm的铜柱组成，以25 μm的间距打印，总共1600根微柱。瑞士Exaddon AG已与摩方精密建立长期战略合作伙伴关系。根据协议，摩方精密作为Exaddon AG中国市场的官方服务提供商及主要推广合作伙伴，专注于推广微纳金属3D打印技术，提供设备支持并拓展市场。双方共同致力于将微纳3D打印技术广泛应用于人工智能、脑机接口、生物医药、半导体封装与测试等多个领域，共同推动技术革新与产业进步。

8月15日，卫生部举行的专题新闻发布会公布了“圣元乳粉疑致儿童性早熟”调查结果：患儿乳房早发育与所食用奶粉没有关联，目前市场上抽检的圣元奶粉和其他婴幼儿奶粉激素含量没有异常。不过，此事件暴露出食品检测和管理中的问题。武汉三名食用同一品牌的女婴出现性早熟，怀疑奶粉含有激素的家长想弄个明白，却送检无门。“所有的检测机构都不愿意接手。”一位不愿意透露姓名的检测专家对《科学新闻》说。 　　消费者遭遇“送检无门”，本能的知情权被无情地阻挡，对于怀疑有问题的食品，消费者究竟从何得到权威和专业的答复? 　　检测无门 　　根据《食品安全法》的相关规定，协会组织、消费者可以委托法律规定的有资质的食品检验机构对疑有问题的食品进行检验。“由于种种原因，现实中的确存在检验机构不接受个人送检的情况。比如有些检验机构不具备送检项目的检测资质或能力。一些机构担心样品的来源，担心有目的不纯的送检，还有一些机构怕承担法律责任，不想介入纠纷等。消费者如果怀疑食品有问题，可以向卫生部门举报，卫生部门接到举报应组织进行检验。”卫生部有关负责人说。 　　8月10日，卫生部责成湖北省食品安全监管领导小组办公室调查并及时公布结果，两天后，卫生部直接介入事件调查，称接受举报。随后，卫生部组织由疾控中心牵头，内分泌、儿科、妇幼、食品安全等领域专家组成的专家组对事件进行调查。 　　卫生部的迅速介入，表明了政府对此事件的高度重视。某个侧面，也许正是为了解答消费者所遭遇的送检无门的窘境。 　　对于送检无门，中国兽医药品监察所研究员王树槐告诉《科学新闻》：“对样品来源不清楚，谁都不愿意负责。此外样品量少，成本就高，如果要价高，别人还以为是敲诈，所以估计谁都不愿意接。”目前，中国的实验室管理很严格，国家认监委认证、认可之后，每3年要对实验室硬件、人员等各方面进行考核，并且实验室能做的检测也只有几项，如三聚氰胺、重金属、激素等专项都要专家现场考核认证，超出实验室检测范围的项目要申请。而这一程序申请非常繁琐，且成本高昂。 　　不仅如此，中国目前还将检测的技术方法也当标准限定。“这是阻碍科学进步的，是滞后的。以前美国和欧盟也是这样，但上世纪90年代之后，就取消了，取而代之的是出台相关技术指南，实验室按照标准操作流程操作，只要在最后的文书上签字画押负责就行。这样反而能够快速对应急事件做出反应。”前述专家这样认为。 　　北京市疾病预防控制中心、中国检验检疫科学院等检测机构负责此次检验，采用国际通行的检测方法(《动物源食品中激素多残留检测方法液相色谱-质谱-质谱法》GB/T21981-2008)，主要对乳粉中雌激素和孕激素含量进行检测。 　　“这项检测技术是国际上最为先进的，可以肯定。”王树槐说。 　　卫生部专家组成员之一、食品安全国家审评委员会检验方法委员会专家委员、北京市疾病预防控制中心研究员邵兵介绍，目前能开展类似检测的机构有国家质检总局、卫生部、农业部的一些实验室，以及北京市的质量监控中心。这些机构都可以接受个人送检。 　　但无疑具有资质的检测机构在中国可谓寥寥。同时，检测费用往往受到仪器设备、试剂成本的影响。只有同批检测样本多，成本才会有所下降。 　　“内外有别” 　　今年6月以来，中国乳业“新国标”正式实施，涉及生乳、巴氏杀菌乳、灭菌乳、发酵乳、调制乳等所有乳类和乳制品的食品安全国家标准。这是自“三聚氰胺事件”发生后，卫生部对这些标准进行的重新修订。 　　其中，《食品安全国家标准乳粉(GB19644-2010)》中，关于乳粉的要求包括原料要求、感官要求、理化指标、污染物限量、真菌毒素限量、微生物限量、食品添加剂与营养强化剂等7项要求，但并没有提及关于雌激素的检测项目。 　　卫生部在发布会上公布，在抽调的奶粉样品中，未检出己烯雌酚和醋酸甲孕酮等禁用的外源性性激素，内源性雌激素(17β-雌二醇和雌酮)和内源性孕激素(孕酮和17α-羟孕酮)的检出值分别为0.2~2.3μg/kg和13~72μg/kg，其中患儿家中存留样品雌激素和孕激素检出值分别为0.5μg/kg和33μg/kg。 　　其结论是：“检测结果符合国内外文献报道的含量范围。”文献资料显示，美国、韩国、荷兰等原料奶和市售牛乳中雌激素含量在0.16~4.4μg/kg，孕酮最高数值是98.0μg/kg(将液态奶按8:1换算为乳粉的含量)。 　　一位长期从事牛奶激素研究、小儿性早熟的临床专家告诉《科学新闻》：“卫生部给出的国内外文献标准是比较权威的，可信的。” 　　不过，奶粉中到底能不能含有雌激素?对此，卫生部新闻发言人、卫生部办公厅副主任邓海华给出的解释是：奶粉里不允许检出使用兽药残留的外源性性激素，世界上也不允许。 　　王树槐说：“对于个体来讲，其本身还有内源性雌激素。如奶牛体内天然产生的激素，这些激素人体内也含有。奶液中完全没有雌激素是不可能的。” 　　目前，国际上内源性激素的含量研究仍处于循证阶段，牛奶中激素的含量达到多少，就会对人体有影响?没有一个统一的标准和说法，还需要长期研究。也许正因为如此，所以才有了卫生部发言人邓海华的结论：“国内外都没有制定牛乳中内源性性激素限量的标准，一般情况下不作为常规的检测指标。但是在特殊情况下，比如北京奥运会期间，有关机构对于动物源性的食品中所含的激素进行检测，是为了避免运动员兴奋剂的问题。” 　　含量激增 　　2005年，日本山梨大学环境健康系医学博士Davaasambuu Ganmaa在《医学假说》(Medical Hypotheses)杂志发表文章指出，现在消费的牛奶中雌性激素含量较100年前明显增加。其原因除饲养方法和奶牛品种不同外，主要与妊娠奶牛奶有关。 　　因为，“现代奶牛生产中，奶牛在生产后三个月即可进行人工受精，替代了自然交配，几乎在整个怀孕期间持续泌乳，尤其是妊娠后期，其血清中雌激素水平显著提高，牛奶中的雌激素也随之增加。”Ganmaa指出，据估计大约75%的市售牛奶来源于妊娠奶牛奶。 　　商业化牛奶是经均一化作用和巴氏灭菌法作用后的产物，而销售前牛奶的巴氏灭菌过程不能彻底灭活这些激素，西方饮食中动物源性雌激素主要来源于牛奶和乳制品，占雌激素消费的60%~70%。因此对商业化牛奶中雌激素的评估更有价值。 　　同样来自日本山梨大学环境健康系的Li-Qiang Qin及其研究团队在检测两种商业化奶牛(Holstein和Jersey)所产牛奶中的雌激素浓度时发现，它们的浓度已显著高于20年前报道的浓度，提示近期乳制品的激素水平随着现代乳品工业的发展而快速增加。 　　而中国奶牛的饲养主要以小规模、分散型的农户饲养为主，奶源质量控制难度较大，尤其在激素使用方面，如规范使用兽药和严格执行休药期规定等监控较难，有可能造成牛奶中激素含量增加。 　　2005年9月~2006年3月期间，苏州大学附属第四医院教授徐庄剑及其同事曾对无锡市销售的部分本地和外地生产的全脂纯牛奶中的雌性激素进行检测，发现市售全脂纯牛奶中含有一定数量的雌性激素，不同品牌全脂纯牛奶中雌性激素水平有差异，同一品牌不同批号中雌性激素水平也有波动。 　　今年，徐庄剑发表在《食品科学》上的文章认为，现代市售纯牛奶与人类健康的研究仅见流行病学方面的文献，有关动物研究也较少，且有分歧。徐庄剑的课题组前期系列实验研究显示：喂食妊娠奶牛奶或以妊娠奶牛奶为主的市售纯牛奶可使雌性幼鼠24小时尿雌三醇和P4孕酮排泄增多 对雄性幼鼠睾丸生精上皮和精囊腺的发育可能有一定的影响，并可能波及血清睾酮水平 还可能降低雄性幼鼠血清总胆固醇作用和升高雌性幼鼠血清高密度脂蛋白胆固醇水平。 　　徐庄剑给出结论：妊娠奶牛奶成分复杂，除含有雌性激素外，还可能含有类雌性激素样物质和促进雌性激素分泌的物质，当然也可能含有拮抗雌性激素或抑制其分泌的物质。现代市售纯牛奶中的雌性激素对人类有无影响及如何影响，尚待进一步相关临床和动物实验研究。 　　健康隐患 　　Ganmaa分析了40个国家饮食与女性乳腺癌、卵巢癌及子宫内膜癌发病率和死亡率的相关性，其相关系数分别为0.817、0.779和0.814，最后推测，牛奶和乳制品中雌激素与乳腺癌、卵巢癌和子宫内膜癌的发生有关。也有学者指出牛奶及乳制品中的雌激素可能为前列腺癌发生的诱因之一。 　　虽然牛奶中的雌激素是否会影响儿童的生长发育和生殖系统发育等，目前研究资料甚少，但是，来自丹麦哥本哈根大学医学院教授Anna-Maria Andersson研究发现，青春期前儿童体内产生雌激素少，对于外源性激素敏感性较高，暴露于外源性性激素是极其危险的，可能使其生长加速或出现乳房发育等。 　　来自意大利和比利时的科学家研究发现，生活方式的改变和环境因素可能是性早熟的重要病因之一。虽然目前没有直接证据表明牛奶中的雌性激素可能引起上述疾病，但上海瑞金医院儿内科主任医师倪继红研究发现，人参蜂皇浆就含有相当量的雌激素，可引起儿童性早熟。 　　Ganmaa等的动物实验研究也表明，虽然并未发现现代牛奶对大鼠亲代和子代生殖功能有明显影响，但子代中有1 例出生时即死亡，3 例有骨骼异常。 　　2007年，徐庄剑发表在《国际内科学杂志》的文章指出，目前尚无直接证据证实牛奶中的雌性激素对人体有害。现代牛奶中的雌激素对人类健康是否有影响及影响有多大，是现代食品激素安全所面临的新课题。 　　目前，国际食品法典委员会(CAC)、欧盟(EC)、美国FDA等对牛奶生产的认证、包装、标识及检测试验方法等都逐一进行了规定，而对于牛奶中雌激素标准尚无明确规定。而中国目前对于牛奶的安全性管理和相关研究大多集中在食品的微生物指标、重金属指标、农药及抗生素残留指标等方面，对牛奶中激素的安全性研究甚少。 　　监管难题 　　无论是外源性激素还是内源性激素，国内外似乎都并没有一个统一的标准，有的只是零星的文献报道。而没有参考系，如何确保检测的科学性和公正性? 　　邵兵认为，此次采用的检测方法是经过北京市疾病预防控制中心、中国疾病预防控制中心和中国检验检疫科学研究院联合攻关的实验成果。相关研究成果，通过国际专家的匿名评审，已经发表在国际专业期刊上。 　　“我们采用的是同位素稀释之后的方法，这是对国际上痕量或超痕量化合物检测的通行方法。”他说。“这次承担检测的几个单位，在奥运会期间都承担了奥运会运动员食品的检测，每个单位都检测过超过一千份样品。” 　　而针对目前奶粉激素不在检测范围之内，有专家则建议，可以将雌激素列入抽检项目。“从技术上说，我们可以把这个项目纳入到日常检测的范围。这种检测复杂，也需要检测成本，检测方法要求使用同位素，而同位素是比较昂贵的。我们可能将来会在食品安全风险监测里纳入相关的监测内容。”邵兵说。 　　王树槐透露，中国关于奶粉中激素的检测方法和标准已制定，“目前正在走相关程序，经过相关机构审核批准后，预计能够尽快颁布该项技术标准”。 　　王树槐说，美国目前也没有什么标准。1996年之后因为超标激素的检出率很低，美国国会认为，这部分投资不应该再投入了，就把残留监控计划给取消了。尽管这几年恢复了，但是也没有那么大的样本量，只要出事，企业基本破产。这一点在中国很难做到，这也是中国监管的问题之一。 　　因此，“即使出台标准，我觉得也没什么太大的作用，只会增加成本。单单靠检测、靠标准，今天解决了一个，明天还会出来其他的，永远闹不清楚。”王树槐指出，要想不出问题，“关键责任应该落实到企业上，要做良心产品。靠监管，这么大国家，总会有漏洞的。而且目前中国的终端监管也不是办法。体制上要进行改革，只有对过程进行监管方能见效。同时要对违法的企业狠狠地处理，给予严厉打击。”

一个由工程师、外科医生和医学研究人员组成的团队发布了来自人类和大鼠的数据，证明一种新的大脑传感器阵列可直接从人脑表面记录电信号，并实现破纪录的细节处理。该大脑传感器具有密集网格，由1024或2048个嵌入式皮质电图（ECoG）传感器组成。如果获准用于临床，传感器将直接从大脑皮层表面为外科医生提供大脑信号信息，且分辨率比目前可用的高100倍。该论文于19日发表在《科学转化医学》杂志上。　　人的大脑总是在运动，例如，随着每一次心跳，大脑会随着流过它脉动的血液而发生活动。从直接放置在大脑表面的传感器网格记录大脑活动，已经被外科医生普遍用作一种工具，用来切除脑肿瘤和治疗对药物或其他药物无反应的癫痫症。　　此次新研究提供了广泛的同行评审数据，证明具有1024或2048个传感器的网格可用于可靠地记录和处理直接来自人类和大鼠大脑表面的电信号。相比之下，当今手术中最常用的ECoG网格通常具有16到64个传感器。　　能够以如此高分辨率记录脑信号，可提高外科医生尽可能多地切除脑肿瘤的能力，同时最大限度地减少对健康脑组织的损害。对于癫痫，更高分辨率的脑信号记录能力可提高外科医生精确识别癫痫发作起源的大脑区域的能力，这样就可在不接触附近未参与癫痫发作的大脑区域的情况下移除这些区域。通过这种方式，这些高分辨率网格可以增强正常功能脑组织的保存。　　研究团队表示，此次能以更高的分辨率记录大脑信号，归因于他们能够将单个传感器放置得更靠近彼此，而不会在附近的传感器之间产生干扰。例如，该团队的3厘米×3厘米网格和1024个传感器直接记录了19名志愿者的脑组织信号。在这种网格配置中，传感器彼此相距一毫米。相比之下，已经批准用于临床的ECoG网格通常具有相距1厘米的传感器。这为新网格提供了每单位面积100个传感器，而临床使用的网格每单位面积1个传感器。　　该项目由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院领导，团队其他成员来自马萨诸塞州总医院和俄勒冈健康与科学大学。该团队正在研究这些高分辨率ECoG网格的无线版本，可用于对顽固性癫痫患者进行长达30天的大脑监测。

近日，新华社“走进中国新科技”系列专题对北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波、李德玉、汪待发联合团队所研发的近红外脑功能成像技术进行了深入报道今天，带大家走近联合团队中的汪待发副教授踏足“脑功能疾病诊疗”科技前沿汪 待 发北京航空航天大学生物与医学工程学院副教授、博士生导师从事近红外脑功能成像、脑机接口、脑功能评价、神经调控等方面研究已有20余载，作为课题组长承担国家重大科学仪器研制项目1项、国家重点研发计划1项；主持国家自然科学基金面上、青年等基金课题。发表SCI论文40余篇，申请发明专利数十项。致力于近红外脑功能成像领域的研究、研发、产业化与临床应用，研发装备已在包括301医院、宣武医院、上海华山医院、清华大学等400余家单位示范应用；支撑在Human Behaviour、Journal of Cleaner Production、NeuroImage等杂志发表SCI论文120余篇。攻克世界难题研发“戴在头上的功能核磁”大脑是人类最复杂神秘的器官，思想的萌生之地，生命的承载中枢。了解大脑的功能和运行机制，可以揭示人类学习、智慧、发育的诸多奥秘，也是治疗中风、阿尔茨海默症、抑郁症、精神分裂症等重大脑疾病的基础。人类对大脑运行机制的不断探索和深刻理解，更为新一代类脑人工智能技术的飞速发展，提供了关键的生物学理论基础。自然状态下大脑活动的高分辨成像是世界难题。目前，主流的脑功能成像方法包括功能核磁共振（fMRI）、核素成像（PET）、脑电（EEG）、近红外脑功能成像（fNIRS）等。然而，大型脑功能成像系统包括fMRI、PET体积庞大，并且患者不能有头动，不适合于自然情景；EEG相对轻便，然而其空间分辨率低，并且对于头动、电磁的干扰均非常敏感。近红外脑功能成像，为自然状态下的高分辨脑成像带来了新型技术平台，亦被称为“戴在头上的功能核磁”。它和fMRI一样，探测的是大脑氧代谢的载体（血红蛋白）的浓度变化。由于采用的光学手段，它空间分辨率高（1-3cm）、适合于各种自然状态，可以一边运动一边检测、一边说话一边检测、一边治疗一边检测，为中国上亿的脑功能障碍疾病患者的诊断、疗效评价、疗效预测、用药/干预/康复方案的指导等提供了创新性手段，这包括脑卒中神经康复、精神疾病、儿童发育障碍（孤独症谱系障碍等）及神经退行性疾病（阿尔茨海默病等）等。近红外脑功能成像原理然而，高端脑影像设备的关键技术长期被发达国家垄断。例如近红外脑功能成像设备，长期被美日等垄断，单价在数百万，但却不能解决亚洲人有黑色头发覆盖区域（顶叶、枕叶等）成像的难题，限制了脑功能检查和研究的开展。汪待发副教授，是近红外脑功能成像技术第三代的践行者。2010年博士毕业后，他来到北京航空航天大学生物与医学工程学院任教。当时，北航生医学院刚刚建院不久，立意高远，把学院科研发展聚焦在解决国家重大需求牵引的医工科学和技术上。汪待发扎根北航，攻坚近红外脑功能成像领域的难题。通过自己多年如一日的努力，以及与包括樊瑜波、李德玉等北航的血流动力学分析、高精密传感专家的不断研讨和思想碰撞，经历数百次的试验、挫折和迭代验证，他终于突破了近红外超微光探测技术，攻克了亚洲人有黑色头发的脑区（顶叶、枕叶等）的快速精准成像的世界难题。汪待发团队fNIRS产品覆盖的行业应用2016年初，依托北航校地合作平台孵化，汪待发创立了慧创医疗，立志要克服成果转化这个陌生领域的重重困难，坚定地把科研成果落实在祖国的大地上。依托科技风险投资的资金支持，汪待发领导的慧创团队与北航联合团队开展合作，充分发挥产学研合作优势，2019年研发推出了世界上首个获得医疗器械注册证的、超100通道的近红外脑功能成像装置，突破性地实现了全脑成像，实现了中国近红外脑功能成像领域自主知识产权的开创性进展。世界上首个获得医疗器械注册证的、超100通道的近红外脑功能成像装置在此基础上，将超微光技术进一步数字化，汪待发带领团队研发了世界首台获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备。其平板电脑大小的身形，却具备领先于进口台式设备的成像性能，让临床和科研专家惊叹，赢得了广泛的认可。世界首台获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备目前，汪待发团队所转化的近红外脑功能成像系列产品及技术，已在301、北京协和、上海华山、四川华西、清华大学、北京师范大学、香港理工大学等800余家一流临床及科研单位示范应用，开展临床检查和科学研究，并已支撑专家在以Nature Human Behaviour为代表的顶级期刊上，发表了SCI论文180余篇，在国内外形成了广泛影响。在北航原始创新的加持下，慧创医疗作为唯一一家企业起草单位，与国家药监局合作，制定了中国首个近红外脑功能成像强制性国家标准。同时，近红外脑功能成像产品NirScan，因其“高精尖”装备+原创+领先的综合属性，获评江苏省首台（套）重大装备。近红外脑成像设备支持用户发表的高水平SCI论文致力于科技成果转化解决临床应用痛点为推动近红外脑功能成像更好地解决临床痛点需求，作为医工专家，汪待发积极把自己变成“最懂临床需求的科学家”。目前，他担任了中国康复医学会脑功能检测与调控康复专业委员会常务委员、第二届中国妇幼健康研究会婴幼儿心理健康专业委员会常务委员、中国康复医学会阿尔茨海默病与认知障碍康复专业委员会青年组副组长，并担任了浙江大学医学院附属精神卫生中心（杭州市第七人民医院）特聘专家、国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心外聘专家。作为fNIRS领域TOP科学家，他每年在全国各地完成约30余场高质量的学术讲座，与临床专家深入交流，积极推动近红外脑功能成像在临床各个领域的广泛应用。同时，在樊瑜波教授的鼓励下，依托国家医学攻关产教融合平台(医工结合)，汪待发所带领的团队，仅2023年就开展了多元化多层次的脑科学领域相关培训近20次，合计邀请了近70位脑科学及相关领域专家，合计线下培训人员超600人，线上培训超8000人。2021年，汪待发与国内顶级医院的临床专家一起，撰写了中国首个近红外脑功能成像专家共识，为该技术在临床的快速应用和发展做出了积极推动。2022年底，北航樊瑜波、李德玉、汪待发联合团队的“近红外脑功能成像系统开发及临床应用”成果获得了中国生物医学工程学会最高奖项——“黄家驷”生物医学工程奖。这一奖项的获得，体现了中国生物医学工程行业对北航近红外脑功能成像技术和系统成果的充分肯定。近红外脑功能成像系统荣获“黄家驷”生物医学工程奖证书近年来，在近红外脑功能成像技术的基础上，在国家重点研发计划的牵引下，汪待发团队瞄准了另一个脑科学世界级难题“阿尔茨海默症（老年痴呆症）治疗”。团队目前在阿尔兹海默症治疗方面已取得突破性进展，其研发的“近红外光脑功能治疗仪”目前已获批国家药品监督管理局（NMPA）医疗器械绿色通道（创新医疗器械设置特别审批通道）。这是国家药监局为具备重大创新的医疗器械开辟的一条审查极为严格的注册证快速申请通道。从2014年国家药监局正式颁布《创新医疗器械特别审批程序（试行）》的近十年来，仅批准了300余项。目前，在国家科技成果转化引导基金的支持下，团队正在和临床专家们合作，开展阿尔茨海默症治疗产品的临床试验。托举学子梦想培育医工行业未来作为年轻科学家，在承接前辈科学家的教诲和精神的同时，汪待发也已成长为带领年轻学子的领头人。汪待发一直将人才培养与国家需求紧密结合，以人民群众的生命健康为牵引，鼓励学生们“能人所不能，坚持解决临床核心痛点，做世界领先的高水平研究”，从临床实际中挖掘科学问题，并将研究成果应用到临床实际中去，扎扎实实地把科研写在祖国的大地上。汪代发与课题组硕博士生合影“要在学生最有梦想的时候好好引导他们，他们是祖国与行业的明天，要让他们放飞思想，追逐科技创新的梦想。”汪待发在科研之余还担任北航冯如书院本科生导师。作为导师，他悉心指导硕士、博士研究生近20人，攻坚脑功能疾病诊疗的难题。他将科研及转化的经验融入课堂教学，近三年担任《生理信号检测与处理实验》的负责人，不断完善课程建设，引导学生主动思考、发现问题、解决问题；作为《医学成像系统》和《生物医学成像技术》的主讲老师，带领学生认识行业内的新技术新成果，培养具有前沿视野的行业接班人。将科研与国家的重大需求做贴合攻坚中国脑功能疾病难题做世界领先的高端脑功能疾病诊疗装备和汪待发副教授一样在北航奋斗的广大教师们一直在脚踏实地、仰望星空潜心科研、矢志创新在建设科技强国人才强国的新征途中上下求索，砥砺前行！

近代自然科学发展的趋势表明，21世纪的自然科学重心将在生命科学，生命科学研究必将飞速发展。分子生物学的奠基人之一，诺贝尔奖获得者沃森宣称：&ldquo 20世纪是基因的世纪，21世纪是脑的世纪。&rdquo 。创业于1875年的岛津制作所，始终站立在科学技术的前沿，从不间断地向世间推出一个又一个尖端科学技术，为社会发展做出着贡献。在当今令人瞩目的脑功能研究领域，随处可见岛津制作所活跃的身姿，从医学生物学领域的基础研究到临床应用，再到产业应用，在广泛领域内对作为尖端学术性领域之一的脑科学实施了深入研究。 目前，作为脑功能研究的手段主要有脑电图、fMRI（功能性磁共振成像）、PET、MEG等。而fNIRS：（functional Near Infrared Spectroscopy）功能性近红外光学成像技术，是近年来日本发明的新型脑功能测量手法。它可以通过生物体穿透性高的近红外光谱对脑功能进行无侵袭性测量。其原理是通过三个特定波长的近红外光来测量大脑皮层的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白以及总血红蛋白的含量，从而表征大脑在接受外界刺激或思维过程中不同区域的反应和功能表达。 岛津制作所早于1980年开始了近红外光谱测量身体组织内氧动力学的研究，1991年发售了日本国内首台临床用无侵袭氧监测仪OM-100A。目前，在全世界范围内发售多通道型红外光学成像装置（FOIRE-30000系列，OMM-300系列）。 近红外光学脑成像系统可广泛应用于脑功能、脑认知领域，在医疗、教育、脑疾病康复、诊断、产业、基础研究等领域有着广泛的应用前景。岛津的近红外光谱系统，为大脑功能研究提供了极大的可能性。 我们不妨阅读以下文章，可以加深对近红外光学脑成像技术的发展和应用的了解。 《在新技术下观察大脑机能》 从血流量测量到大脑的功能分析 YOKO HOSHI是fNIRS在大脑成像中研究和开发的主要专家，现任神经学东京研究院综合神经科学研究组的主任，但是她对近红外光谱临床应用的兴趣，源自于1987年在北海道大学开始的关于监控大脑中血流量的项目。那时候，她已经加入了近红外光谱的开发者之一 &mdash &mdash Mamoru Yamura实验室，她的第一个任务是测量细胞色素C氧化酶，这种酶通过氧气供应改变氧化态。HOSHI解释说：&ldquo 我认为通过这个途径有可能来监测大脑中的氧，因为细胞色素C氧化酶的氧态是通过神经细胞中氧浓度改变的。&rdquo 近红外光用于脑功能成像的思想源于和Tamura交流中的偶然发现，Tamura作为实验室领导人，那时其研究关注在心肌方向，有一天询问Hoshi：&ldquo 如果人不能再思考，是因为大脑正经受缺乏能量的痛苦吗？&rdquo Hoshi认为可能并不是如此，她转而想通过交给学生一些问题，并同时用近红外光监测他们大脑的方法来测验这个想法。测量结果显示当他们正在思考的时候，大脑血流量增加，但当他们停止思考这些问题的时候，大脑血流量减小。 因为血红蛋白在近红外波长范围内的光吸收特性不依赖一定有氧的存在，所以她决定与其分析细胞色素c氧化酶，不如研究血液血红蛋白。Hoshi回应到：&ldquo 经过大量的技术改进和实验，我们已经撰写利用NIRS检测血红蛋白改变来测量大脑功能的相关文章。&rdquo 与岛津共同发展 不久后，来自岛津的研究人员加入了HOSHI在北海道大学的研究团队，在Tamura 和Hoshi的指导下，岛津公司着力发展一个NIRS的通用模型。终于，岛津成功开发了NIRS系统，可以对大脑和四肢进行局部测量，1991年扩展了它的第一个测量系统。随后伴随大量的设计修改和持续的改进，直到2001年岛津开始发售OMM-2001多波段fNIRS系统。这种新的设计可以测量大脑更大范围的区域，紧接着2003年新的改进版本OMM-3000面世。这些设备自此开始应用于临床研究，2006年，岛津公司看到这些应用，于2006年开发了新的设计FORIE-3000系统，此系统现在仍应用在全日本的基础大脑科学研究中。 多波段fNIRS允许病人在自然条件下活动的同时实时监测大脑功能，比如，与婴儿母亲配合可以监测婴儿的大脑，或者记录脑损伤患者在复原过程中的大脑功能。&ldquo 现在，越来越多的研究人员开始在新生儿和患者的大脑活性的研究中应用fNIRS系统，希望fNIRS能在我们获得神经网络生长机制方面有所帮助&rdquo hoshi如此说到，她同时注意到一个新发现：在脑损伤复原过程中，在正常活动中大脑某一部分减除活性，一旦损伤部位得以康复，大脑的相应部位在康复运动中不再变的活跃。 近红外光用于情绪分析 HOSHI把FOIRE-3000平台作为她最新研究项目的一部分，&ldquo 我最近的工作是当志愿者在注视可引起肯定或否定的情绪回应的图像的时候，分析其大脑机能的变化。&rdquo fMRI经常用于包括大脑的函数图像的研究中，但是，由于志愿者必须躺在狭窄的通道中，fMRI的测量系统才能执行，所以fMRI不太适合应用于实时情感分析试验中，对于志愿者姿势和行动有很少限制的实验可使用fNIRS来执行。 Hoshi解释说：&ldquo 我们的实验结果显示，当志愿者经历一个非常强烈的不愉快情绪，情绪开始3到4秒后，大脑中特定区域的血流量明显增大。&rdquo 相同实验显示愉悦的情绪可以降低大脑另一部分的血流量，这与之前报告的愉快的感觉可以降低血流量是一致的。HOSHI持续深入分析后解释说&ldquo 情绪和情感研究常常靶向大脑内部的边缘系统，但是，我们认为大脑控制认知能力的部分，诸如脑前额叶表层，同样与控制非愉快情绪有密切的关系。&rdquo 分离认知空间 Hoshi的另外一个持续项目是利用fNIRS实施眼动的联合测量，hoshi说到&ldquo 当我们试图记住某物或者试图思考的时候，我们会使眼睛偏向特定的方向，我希望能找出其原因。&rdquo 当我们全神贯注思考的时候，我们试图把眼睛投射到某一物体上，而且在相同任务下每个人凝视的方向也不同。儿童以相似的方式移动头部，但是会有更大的变化范围，随着年龄的增长，他们凝视的方向和范围会变得聚焦，&ldquo 10岁大概是明确路线形成的临界年龄。&rdquo 通过对上述现象设计方法所获得的fNIRS数据的分析，可以发现当人陷入沉思开始注视的时候，大脑的两个特定区域是活跃的。&ldquo 这两个区域中的一个是ventral premotor，当人们把注意力放在某一个物体上的时候这个区域会被激活，另外一个区域是人们从一个物体转移注意力到另外一个物体时被激活的。心理学家和信息科学家都认为认思考发生在认知空间内，在思考中注视某一物体也许反应了我们对认知空间的注意，和这个空间内从一个到另外一个信息过程转换我们的注意力。&rdquo fNIRS的更多可能 fNIRS众多优点中其中一个是它可以很方便和其它分析方法结合在一起，它也是一个非常容易使用的系统，并应用于非常多的领域，不管是工程教学，还是动物学和医药领域，尤其是令人激动的领域是脑机接口(BMI)领域。岛津已经开始实验用BMI来控制由本田公司开发的MSIMO类人机器人，在肉眼观察诸如腿脚活动等人为动作的同时，可以通过应用fNIRS来描述志愿者大脑机能特点，志愿者精神上的努力可以被实时的监测和处理，并被转化成机器人行动的信号。 Hoshi作为在基础和应用研究中，不断推进大脑图像技术深入发展的众多专家中的一员，她说到，&ldquo fNIRS提供了更多的可能，我希望科研人员在了解了fNIRS的原理和限制后，可以在自己的研究项目中可以积极运用fNIRS。&rdquo 关于岛津 岛津国际贸易（上海）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津国际贸易（上海）有限公司在中国全境拥有12个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

Science期刊封面近日，由杭州华大生命科学研究院主导，联合来自3个国家的17个单位的科学家共同组成的研究团队分析比较了蝾螈脑发育和再生过程，构建了首个蝾螈脑再生时空图谱，这也是全球首个脑再生时空图谱。9月2日，相关成果以背靠背封面文章的形式发表于国际顶级学术期刊Science。至此，短短半年内，华大时空组学与单细胞技术的相关研究成果已连续四次在《细胞》《自然》和《科学》三大顶级期刊发表，实现了大满贯。人类大脑在受伤之后，很难自行恢复，但是两栖类模式动物墨西哥钝口螈（Ambystoma mexicanum）可以。大脑再生是一个复杂的生物学过程。在这个过程中，发生了哪些关键的变化，有哪些重要的细胞参与？它们又分别行使了哪些功能？通过研究，研究团队找到了蝾螈脑再生过程中的关键神经干细胞亚群，描绘了此类干细胞亚群重构损伤神经元的过程，同时还发现脑再生与发育过程具有一定的相似性，为认知脑结构和发育过程提供助力，为神经系统的再生医学研究和治疗提供新的方向。在具体的研究中，要知道大脑是怎么再生的，研究团队先要了解大脑是如何发育来的。于是，研究团队利用堪称超广角百亿像素“生命照相机”的时空组学技术Stereo-seq，在蝾螈脑发育的6个重要时期，分别“拍摄”“照片”，这组“照片”就构成了蝾螈的脑发育时空图谱。通过它们，研究团队能够“看到”蝾螈脑在发育的过程中，各类神经元的分子特征以及空间分布动态变化。结果发现，蝾螈脑从青少年时期就开始特化出具有空间区域特征的神经干细胞亚型。那大脑受到损伤后再生的过程是如何的呢？研究团队对蝾螈脑的皮层区域进行机械损伤手术，并在损伤后的第2、5、10、15、20、30及60天，利用时空组学技术Stereo-seq对大脑样本进行“拍照”，得到各个时间点的蝾螈脑再生图集，完整记录了蝾螈大脑从损伤，到再生修复完成的过程。这就像对蝾螈大脑恢复过程定期做一个X光检查。不过，得到的片子可比X光片清晰度高多了，不只能看到大脑的形状，还能持续放大，看到大脑里的细胞，以及细胞里的分子变化状态。通过对比7个时期再生“照片”和过程中的伤口状态，研究团队发现，伤口区域在损伤早期就出现了新的神经干细胞亚群，这群重要的细胞由损伤区域附近的其他神经干细胞亚群在受到损伤刺激后转化而来，并在后续的再生过程中新生出神经元以填补损伤部位缺失的神经元。此外，虽然伤口处在修复早期便开始逐步被新生组织填充，但直到损伤后第60天，“照片”才显示损伤区域的细胞类型及空间分布恢复到了未损伤侧的状态。蝾螈脑再生时空图谱图片来源于Science最后，研究人员还对比了蝾螈脑发育和再生过程的神经元形成过程，发现这一过程在再生与发育过程中高度相似，或许脑损伤诱导了蝾螈神经干细胞逆向转化，回到发育时期的年轻化状态，以启动再生过程。论文的共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示：“蝾螈在进化上相较于其他硬骨鱼类更高等，与哺乳动物脑结构具有更高的相似度。同时，它的基因编码序列与人类极其相似，研究蝾螈脑再生的启动机制，发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤或退行性疾病的修复提供重要指导。”蝾螈脑再生过程中的关键基因，在人类的基因序列中也存在。那为什么其没有像在蝾螈脑中一样发挥再生的作用？这或许会是科学家下一步研究的课题。技术的发展让本研究的推进成为可能，“本研究主要基于华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq进行，其达到了纳米级亚细胞分辨率，结合蝾螈细胞体积大的优势，使得研究人员可以在时空单细胞分辨率上解析蝾螈脑再生这一过程的重要细胞类型，并追踪其细胞谱系变化的空间轨迹。”论文的第一作者、杭州华大生命科学研究院魏小雨博士介绍说。“蝾螈脑发育及再生时空细胞图谱的构建，对于我们理解脑再生这一重要的生命过程、两栖类动物脑结构以及大脑结构的演化具有重要意义，为我们寻找有效的临床治疗方法，促进人类组织器官自我修复与再生提供了新的方向，也为物种进化研究提供了宝贵的数据资源。”论文的共同通讯作者、华大生命科学研究院院长徐讯表示，“未来，我们还将通过时空多组学技术去探究更多器官、更多物种的发育和再生过程，找到再生过程中的关键调控机制，助力人类再生医学的发展。”

【研究背景】近年来，神经科学的研究不断发展，特别是在理解大脑如何调控行为方面。传统上，神经科学家通常对各个独立的脑区进行研究，以确定其在行为中的作用。然而，随着神经记录技术的进步，如高密度硅神经记录探针（Neuropixels）和中尺度光学成像系统，这一研究方法已发生改变。新的技术能够同时记录成千上万神经元的活动，使科学家能够深入研究分布在多个解剖和功能上不同的脑区的神经基础。这些技术的广泛应用对于探索复杂的行为机制具有重要意义，但其大型的形态和重量使得传统的记录方式通常要求将动物固定，限制了其行为表现。与传统的头部固定方法相比，使用小型化神经记录设备的尝试尽管有效，却常常需要在设备性能和负载之间做出权衡，导致记录数据的准确性受到影响。这些限制引发了新的挑战，如何在自由活动的情况下进行大规模的神经记录成为一个亟待解决的问题。近日，来自美国明尼苏达大学ames Hope，Suhasa B. Kodandaramaiah教授课题组的研究团队在这一领域取得了新进展。他们设计并制备了一种创新的机器人神经记录设备——“颅骨外骨骼”。该设备能够有效支持比小鼠更大且更重的记录头架，使小鼠在物理行为环境中能够自由活动。通过发现的最佳控制器参数，研究人员实现了小鼠以生理上真实的速度运动，同时保持自然步态。这一设备的成功应用使小鼠能够在二维行为场中灵活移动，并高效地进行感觉线索引导的决策任务。利用新型的机器人成像和电生理头架，该团队显著提高了神经记录的性能，成功获取了成千上万的神经元活动数据。这一成果不仅推动了神经科学领域对大脑与行为关系的理解，也为进一步的研究提供了新的技术路径和理论基础，展现了在自由活动条件下进行大规模神经记录的巨大潜力。【仪器解读】本文通过结合广域成像与多点电生理学技术，基于现代神经科学的研究原理，首次研发了一种机器人外骨骼（exoskeleton）仪器，从而实现了对小鼠在自然物理环境中行为的全面表征与分析，最终揭示了神经活动如何介导与生物相关的复杂行为。这一创新的设备不仅突破了以往仅限于头固定状态的实验限制，还为小鼠提供了自然的多感官体验，包括运动-前庭输入耦合、自然的眼-头部运动耦合、以及对物理边界的触须反应等。这种自然环境下的神经表征，能够更加真实地反映小鼠的感知与行为，进而为探索大脑如何在复杂生态环境中调节行为提供了新的研究途径。针对小鼠在控制自由度（1或3个自由度）下的行为表现，本文通过机器人-啮齿动物交互动态的分析，得到了机器人对小鼠行为影响的深入理解。研究表明，尽管在我们研究的导航任务中，行为表现未受到显著影响，但一些行为（如转向时的步态和快速头部转动）可能因机器人控制的带宽限制而受到抑制。因此，未来将机器人自由度扩展至6个，并提高控制带宽，将有助于更自然地呈现小鼠的行为，如梳理和转向，从而拓宽行为研究的范围。此外，本文利用线性通量控制器为小鼠提供了可预测的机器人-啮齿动物界面，进而实现了对实验设计的有效控制。这为进一步探索非线性控制方法、个性化控制参数和逐步调整控制参数提供了新的研究方向，这些方法在已成功应用于人类的机器人外骨骼控制中，并可能同样适用于小鼠。通过监测多个身体部位与颅骨施加的力之间的相互作用，结合传感器融合的方法，有望实现对小鼠更加完整的自然行为的呈现。最后，本文在仪器设计上为未来的实验提供了丰富的拓展空间。新的头架设计允许同时插入多达12个CMOS记录探针，从而实现对成千上万神经元的同时记录。此外，结合多光子成像、电生理学和光遗传学等技术，可以在外骨骼上实现更复杂的实验设计。本文的创新性工作不仅为未来的神经科学研究提供了新的工具，也为理解小鼠在复杂环境中的行为机制奠定了基础。颅骨外骨骼辅助小鼠在导航物理空间的全脑神经记录【科学启迪】本文探讨了一种创新的鼠类外骨骼系统，该系统结合了现代神经科学中的宽场成像和多点电生理技术。研究表明，通过扩展鼠类在物理环境中的自由度，可以为其提供更自然的多感官体验，这有助于揭示大脑活动如何调节复杂的行为。这一发现强调了自然环境对神经表征的重要性，促进了对老鼠在自由行为中认知和行为反应的理解。此外，外骨骼的设计和控制技术为研究者提供了更多实验设计的灵活性，允许他们精确控制实验条件，以深入探讨鼠类的行为反应和意图。虽然目前的系统在自由度和带宽上存在一定限制，但未来的改进将可能实现更自然的行为表现。研究还指出，非线性控制方法和传感器融合技术在提升机器人-啮齿动物接口的表现方面具有潜力。这些成果不仅为理解小鼠的神经活动提供了新的视角，也为开发高效的神经技术和脑机接口奠定了基础，预示着在神经科学和机器人技术结合领域的广阔前景。参考文献：Hope, J., Beckerle, T.M., Cheng, PH. et al. Brain-wide neural recordings in mice navigating physical spaces enabled by robotic neural recording headstages. Nat Methods (2024). https://doi.org/10.1038/s41592-024-02434-z

脑功能成像探索生命领域的奥秘 联合研究合作方美国耶鲁大学医学院Joy Hirsch教授 我想通过fNIRS这一新技术对人与人的互动进行成像，以了解我们的脑如何适应实际生活和社会活动。比如，使用fNIRS，研究人与人之间的目光接触在交流中起到什么样的作用。我们与岛津制作所具有共同的价值观，希望能够作为伙伴长期一起合作。我不打算满足现状，岛津也是如此。正因为如此，我们才是伙伴。 在不断发展的脑科学研究中，可实现脑功能可视化的功能性近红外脑成像技术（fNIRS:functional Near-Infrared Spectroscopy），作为一种在日常环境中测量大脑活动的新方法而受到关注。 功能性近红外脑成像技术能够在安全、自然的状态下进行检测，对动静的限制较少，已被广泛应用于康复研究、药物开发、医学研究、精神和神经科学等研究领域。 功能性近红外光脑成像系统LABNIRS fNIRS的检测原理 脑内产生神经活动，周边区域的血红蛋白量即发生局部变化。fNIRS能够通过照射高生物透射性的近红外光，来检测吸收波长不同的含氧血红蛋白(Oxy-Hb)和脱氧血红蛋白（Deoxy-Hb），实时动画显示由脑活动引起的相对变化。 根据每个通道的时间序列数据的二维成像，安静时（左）与手指轻触时（右）的比较（Oxy-Hb） 功能性近红外光脑成像(fNIRS)的方案伦敦大学学院(UCL)的认知神经科学研究所，使用fNIRS，检测在莎士比亚剧中演员的脑活动模型。它用于研究人类社会认知和自闭症患者之间的社会交往差异。详情请扫描下方二维访问： PC端网址：https://www.shimadzu.com/about/momentum/feature/vol10.html 参考文献: Noah, J. A., Zhang, X., Dravida, S., Ono, Y., Naples, J. A., McPartland, J. C., & Hirsch, J. (2020). Real-time eye-to-eye contact is associated with cross-brain neural coupling in angular gyrus. Frontiers in Human Neuroscience 14(19), 1-10. doi: 10.3389/fnhum.2020.00019 Zhang, X., Noah, J. A., Dravida, S., & Hirsch, J. (2020). Optimization of wavelet coherence analysis as a measure of neural synchrony during hyperscanning using functional near-infrared spectroscopy.　Neurophotonics, In Press.

2021年4月，中国医学科学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室再帕尔阿不力孜、贺玖明团队在分析化学一区《Analytical Chemistry》期刊发表封面文章，题为“Mapping metabolic networks in the brain by using ambient mass spectrometry imaging and metabolomics”的研究成果，采用自主研发的质谱成像空间代谢组学技术，全面绘制了大鼠脑代谢网络，深入解析了东莨菪碱致大鼠记忆功能障碍模型脑的代谢变化。　　封面文章　　研究背景　　大脑是结构最复杂的器官之一，主要功能与其微区的分子相互作用密切相关。大脑的小分子调节机制对理解中枢神经功能、精神疾病机理和药物研发有很大的帮助。动物的认知过程和行为控制均依赖于脑部强大的中枢神经网络——神经连接体。科学家进行了很多研究，但是对脑部小分子网络的研究仍有不足。　　分子成像技术是研究大脑中DNA、RNA、蛋白质和代谢产物的强大工具。质谱成像技术(MSI)是一种检测大脑中蛋白质、代谢物和脂质物质的高灵敏度和高通量分子成像技术，在肿瘤边缘诊断、肿瘤生物标志物发现、药物分布和机理阐述等领域有广泛的应用。　　本文作者开发了一种基于敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化质谱成像(AFADESI-MSI)技术的代谢网络映射方法，对大鼠脑不同极性的小分子代谢物(m/z 50-500 Da)进行微区分布研究，不仅鉴定出脑部几乎所有重要的代谢物，还绘制了包含神经递质、嘌呤，有机酸，多胺，胆碱、碳水化合物和脂类等20条通路的代谢网络，并使用这种代谢网络映射质谱成像方法解析了东莨菪碱致大鼠记忆功能障碍模型脑的代谢变化，为中枢神经系统疾病的治疗提供新的信息和见解。研究思路　　研究方法　　1.样本准备　　Sprague-Dawley大鼠模型腹腔注射东莨菪碱后被杀死(处理组，3只)，对照组大鼠(3只)也用同样方法杀死。获取大鼠整个大脑，在低温下将大脑切成连续的矢状切片(暴露出海马和纹状体)，用于Nissl 染色、H&E染色和质谱成像检测。　　2.空间代谢组实验　　使用AFADESI-MSI分析，代谢物质量数范围50-500 Da，质谱分辨率70,000。　　3.数据处理和代谢网络分析　　原始数据经过转化，再使用自建MassImager软件获取成像结果 在获取差异代谢物的高分辨率质谱信息后，使用Metaboanalys在线数据挖掘软件以褐家鼠(rattus norvegicus)为参考完成代谢物高通量定性，并输出代谢网络信息。大脑中复杂网络可视化使用Cyctoscope软件完成。　　4.统计分析　　两组大脑样本选择相同的微区，并将组织学和特征离子图像叠加进行确认。数据处理结果使用t检验(n = 3)进一步验证。大脑微区包括松果体、中脑导水管、脑桥、梨状皮质、延髓、丘脑、纹状体、海马、胼胝体、嗅球、大脑皮层、小脑皮层、穹窿、小脑延髓和丘脑。　　研究结果　　1.AFADESI-MSI用于大脑中极性代谢物的定位　　如图1所示，将大鼠大脑连续矢状切面通过ESI探针对逐个像素进行扫描，并将解吸的代谢物离子传输到高分辨率质量分析仪进行分析。图1E是大鼠脑部某个像素点的一个代表性质谱图，在该图中可以观察到数千个代谢物的峰。AFADESI-MSI图像还表明脑部不同功能性区域中代谢物浓度的变化。图1A-D显示了代表性代谢产物图像，在松果体、纹状体、海马、胼胝体和嗅球等亚区域具有特定分布。这些异质代谢分布与大鼠脑的功能和结构复杂性高度一致。　　实验结果表明，AFADESI-MSI的空间分辨率小于100μm，代谢物质量最大差异为0.001Da，同一物质的检测动态范围高达1000倍。如图1所示，通过AFADESI-MSI可在大鼠脑部检测到一些呈特征性分布有代表性的极性代谢物，其强度范围从0到104甚至到106。　　图1 (A-E)使用AFADESI-MSI获得的用于构建大鼠大脑代谢网络图的代表性极性内源性代谢物 　　(F)AFADESI-MSI数据采集过程 　　2.在大鼠脑绘制特定区域分布的极性代谢物图谱　　使用AFADESI-MSI在正离子和负离子模式下分别获得298个和372个微区轮廓清晰的代谢物离子图像。使用精确分子量并结合同位素丰度，通过人类代谢组数据库(HMDB)对离子图像进行识别，鉴定出多种内源极性代谢物，包括氨基酸、核苷酸或核苷、碳水化合物、脂肪酸和神经递质等。　　中枢神经系统(CNS)的特定功能和特定解剖区域相关。例如，乙酰胆碱在大脑皮层中高度表达 γ-氨基丁酸是一种抑制性神经递质，其在大脑皮层的信号强度较低，在中脑、嗅球和下丘脑中的浓度较高 多巴胺在纹状体含量较高 组胺(一种兴奋性神经递质)主要分布于丘脑和下丘脑。松果体在睡眠和光周期调节中起着重要的作用，并且由于其体积小容易被忽视。在松果体区域中，作者检测到106种极性代谢物，例如吲哚乙醛、吲哚、5' -甲硫基腺苷和褪黑激素，它们在该微结构的表达最高。褪黑激素由松果体分泌，起到调节昼夜节律的作用。质谱成像结果表明褪黑激素只能在松果体检测到。褪黑激素的上游代谢物血清素(5-HT)在松果体中也有特定的分布。此外一些未知的代谢物也仅在大鼠大脑的某个很小但特定的区域中。以上结果表明，AFADESI-MSI方法可以直接检测极性代谢产物，并具有高特异性，能呈现其在大脑微区分布的图像。　　3.在大鼠脑中绘制微区代谢网络图　　要了解大脑的结构区域发生的复杂代谢过程，不仅应准确表征代谢物，还要研究其相关性。从大鼠脑微区中提取代谢谱进行代谢网络重建。从15个微区提取的MSI数据进行峰挑选和峰对齐(图1F)，包括松果体、中脑导水管、脑桥、梨状皮质、延髓、丘脑、纹状体、海马、胼胝体、嗅球、大脑皮层、小脑皮层、穹窿、小脑延髓和丘脑，然后使用基于KEGG数据库的Metaboanalyst软件进行代谢网络分析。共找到20条KEGG代谢通路，包含126个具有微区信息的代谢物，图2显示了涉及丙氨酸-天冬氨酸和谷氨酸代谢、花生四烯酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、肌酸途径、GABA能突触、葡萄糖代谢、谷胱甘肽代谢、甘油磷脂代谢、甘氨酸-丝氨酸和苏氨酸的代谢、组氨酸代谢、赖氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、多胺代谢途径、嘌呤代谢、嘧啶代谢和TCA循环、色氨酸代谢、酪氨酸代谢、缬氨酸-亮氨酸和异亮氨酸代谢和类固醇激素合成途径。质谱成像方法提供了一种直接获取代谢网络信息的途径，以系统地深入了解大脑的代谢活动。　　图2 通过AFADESI-MSI和Metaboanalyst获得的大鼠脑中的代谢网络　　图3A展示了嘌呤代谢的分布和代谢途径，共包含17个核苷酸及相关代谢产物，饼图代表了某种代谢物在不同大脑微区的相对含量和分布，图3A中显示出不同代谢物的不同局部特征。例如腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)在大脑皮层和松果体中高表达，但在胼胝体和穹窿中含量较低。图3B显示了大脑不同区域的AMP分布，AMP在大脑皮层和松果体中含量很高，而在胼胝体和穹窿中含量较低。这些结果表明，大脑中代谢物分布呈现出功能性区域的差异性。这些空间和代谢途径的上游-下游转换过程为大脑局部代谢活动提供丰富信息。也证明质谱成像方法能够提供直接获取代谢网络信息的方法。　　图3 (A)通过AFADESI-MSI获得的大鼠脑中嘌呤代谢途径和相关代谢产物分布 　　(B)腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)在大鼠脑不同区域的分布 　　4.神经递质的代谢网络解析　　神经递质在大脑不同区域具有极为复杂的代谢调节网络，使这些区域的中枢神经能够从事复杂的活动。作者分析了关键神经递质的代谢调控网络，分别为多巴胺、γ-氨基丁酸、腺苷、组胺、乙酰胆碱、5-羟色胺、谷氨酸和谷氨酰胺。图4A显示了神经递质以及相关代谢产物在大鼠脑的分布特征，它们联系非常紧密(图4B)，这些神经元彼此相互作用并形成复杂的调节网络。　　图4 |(A)大鼠脑中神经递质及其相关代谢产物的分布 　　(B)神经递质调节和代谢网络 　　5.从大鼠脑的代谢网络映射中发掘空间变化　　东莨菪碱治疗的大鼠是一种学习和记忆障碍模型，通常用于研究抗遗忘药疗效。本文作者使用AFADESI-MSI分析了对照组和东莨菪碱治疗的大鼠矢状脑切片，将发现的代谢物全面映射代谢网络，并通过代谢组学分析发现空间代谢变化。不仅可以对药物准确定量，还可以检测代谢网络相关的数百种内源性代谢物在大脑特定区域的分布。图5显示了代谢网络中检测到的各种代谢物，以及在不同大脑微区代谢物的明显改变。如图5A所示，找到三种代谢物(N-甲酰基尿氨酸、L-色氨酸和5-羟色氨酸)，属于色氨酸代谢途径，意味着东莨菪碱会干扰色氨酸的代谢过程。作者分析了东莨菪碱治疗组大鼠脑的十个微区，发现脑桥中有16种表达异常的代谢产物，而在大脑皮层中发现了7种。表明在东莨菪碱治疗下，脑桥和大脑皮层可能是受影响最严重的区域。　　图5 东莨菪碱模型大脑中极性代谢网络的变化　　图6显示了其中几种异常表达的代谢产物的分布，例如腺嘌呤在小脑皮层被下调 组胺在中脑导水管中下调 桥脑中的磷酸乙醇胺、大脑皮层中的2-氧戊二酸、纹状体中的多巴胺、胼胝体中的抗坏血酸、下丘脑中的谷胱甘肽、小脑皮层中的L-天冬氨酸和L-天冬氨酸也有所变化，这些代谢物的质谱成像结果(图6A-H)和相对定量结果(图6I1-18)进一步表明，大脑中药物作用后代谢物的多样性和区域特异性。这些代谢物不分区分析、含量进行全脑平均后，代谢物的微区含量差异很容易被削减。在空间上的代谢变化表明，在东莨菪碱治疗后，大鼠脑微区的代谢网络发生紊乱。但是代谢物和代谢酶是代谢网络的关键因素，基于空间分辨的代谢组学信息为发现酶或基因异常提供了线索，但若要完成完整的代谢网络分析必须进一步验证蛋白质和基因表达水平。　　图6 在东莨菪碱治疗后大鼠模型的脑部质谱成像结果和代谢产物的统计结果　　研究结论　　本文作者开发了一种空间分辨代谢网络作图方法，通过无需衍生化、特定标记或复杂样品预处理的高通量AFADESI-MSI方法和代谢组学策略，在具有复杂结构化脑组织中发现代谢分子变化。能检测出多种极性内源性代谢物，并绘制相关代谢网络，提供组织微区分布的图谱。还将多种功能性小分子(例如核苷酸、多胺、肌酸、神经酰胺代谢物)含量分布可视化。这些代谢物构成大鼠脑关键代谢网络，为理解大鼠脑的作用机制和功能探索提供新的见解。在本文中，该方法被用于东莨菪碱处理的大鼠模型脑部的代谢研究。结合微区统计数据，该方法可以绘制代谢网络图、发现某些途径代谢产物的明显失调，而且还能描绘与神经疾病直接相关微区中发生的代谢变化。

微结构大赛艺术创新组作品着重于对所拍摄图片的学术背景、艺术美化效果和寓意等的重点考察，虽然已经见识过不少历届优秀作品，但是看到本届获奖作品后，还是令人直呼脑洞大开，确确实实再一次被惊艳到了。2018年6月至10月，历时四个多月，第四届“微世界之光—新时代与新材料”全国大学生微结构摄影大赛终于落下帷幕，本届大赛共收到了来自28所高校、研究院所的230余幅作品，经过一轮轮严格的资格审查、专家遴选以及激烈的网络投票，最终角逐出20幅艺术创新组作品和8幅技术创新组作品进入决赛环节。10月21日，第四届全国大学生微结构摄影大赛决赛暨“材料显微结构表征技术”学术论坛在南昌大学举办，最终进入大赛决赛的28位参赛选手对各自参赛作品进行了7分钟的介绍，经过四个多小时的答辩评审，本次大赛最终决出艺术创新组特等奖1名、二等奖5名、三等奖14名，技术创新组一等奖4名、二等奖4名，大赛主办方为获奖选手现场颁发了丰厚的现金奖励！ 第四届全国大学生微结构摄影大赛决赛现场本次微结构摄影大赛也受到了TESCAN公司的大力支持，作为电子显微领域联用创新技术及“微分析综合解决方案”引领者，TESCAN作为冠名赞助商之一倾情赞助了本次微结构大赛。更令人惊喜的是，本次大赛艺术创新组特等奖作品“石墙上的舞者”及二等奖作品“腐草为萤”、“地月之吻”等均采用TESCAN扫描电子显微镜拍摄。大赛艺术创新组作品着重于对所拍摄图片的学术背景、艺术美化效果和寓意等的重点考察，虽然已经见识过不少历届优秀作品，但是看到本届获奖作品后，还是令人直呼脑洞大开，确确实实再一次被惊艳到了。那么本次大赛中到底有哪些采用TESCAN扫描电子显微镜拍摄的令人惊奇的脑洞作品呢？一起来看看吧~作品《石墙上的舞者》作者：张建飞 导师：王波 西安交通大学 一缕轻柔的阳光顺着石墙洒落在这女子身上，她鸭蛋脸面，俊眼修眉，粉面上一点朱唇，神色间意气风发，一袭墨黑淡雅长裙，红发侧披如瀑，素颜清雅面庞淡然笑；她张开双臂，纤足轻点，衣决飘飘，宛若仙子一般，在阳光下旋转、跳跃。此刻，她是自由的，她冲破这象征着世俗与偏见的石墙，拥抱阳光，翩翩起舞。生命中有许许多多有形无形的石墙，它很坚硬，因为它代表着名利、世俗和心底的恐惧，打破它吧，寻找真正的自我。（ 在盯着右侧这张原始电镜图片长达几个小时之后，我还是没有看出来有丝毫“在石墙上翩翩起舞的女郎”的影子...不就是不同灰度的成分衬度么......求留言区真相，难道我是一个人。。。） 原图材料：碳化硅-环氧树脂复合材料样品在常温、高真空的环境中，借助钨灯丝扫描电子显微镜使用背散射电子对碳化硅-环氧树脂复合材料断口进行拍摄。如图所示，穿插于图中的亮白色网格线为β-SiC相，经过原位碳热还原反应得到的多孔SiC完整保留了松木的多孔结构，在复合材料中形成连续的导热网络和承载骨架；填充在SiC之间的暗灰色部分为环氧树脂，碳化硅和环氧树脂界面结合紧密，结构完整有序。环氧树脂的内部有一些不规则的阴影和亮线，这是由于环氧树脂断裂所致。作品《腐草为萤》作者：张念、邵杭婷 导师：李明 上海交通大学 《礼记月令》：“季夏之月．腐草为萤．”在古代人们认为是草腐烂后化为了萤火虫，在盈盈的黑夜里发光，从春日里的盎然生机，到黑暗中的星星之火，这也许就是一场重生吧。“作品名字”从一片绿意盎然的颜色，经过岁月热情的炙烤，逐渐融化，重生，像黑夜里的萤火虫，渺小而温暖，又像石岩上青苔里窜出的小花，倔强又美好。这或许就是生命的过程吧。初如一片稚嫩的绿荫，在慵懒的暖风里成长，随着时间的车轮碾过，伤痕累累，却终究不会臣服于苦难，化为夜里的萤火，化作峭壁的野花，经过沉淀，换了一种新的姿态，更好的存在。 （...夜里的萤火？峭壁的野花？......为什么我只看到了“某种材料”的边缘形貌。。。） 原图材料：Ni的石墨片此图为扫描电镜下观察到的镀覆Ni的石墨片的边缘形貌。通过此图可以看出，石墨片的镀层较均匀，未出现明显包覆不周的现象。 作品《地月之吻》作者：何丹阳 导师：曹丽云 陕西科技大学 宇宙浩瀚，星汉灿烂。从陆地到太空，这是探索，更是长征。在寥廓而深邃的宇宙中，温文尔雅的“地才子”和聘聘婷婷的“月佳人”时而窃窃私语，时而深情对望，上演了一段浪漫且饱含中国韵味的“地月童话”。 作品描述：仰望星空，北斗环绕，嫦娥伴月，神州起航，天舟穿梭。让“地月”擦出爱的火花，为持续的改变点赞，向未知的寰宇继续进发！（ 看到这里，就突然明白了为什么我只能做一只“技术汪”了。。。）原图材料：MoSi2-ZrB2复合粉末图中的近似球形粉末呈现出明暗相间的纹理脉络，白灰两相分别为ZrB2相（白）与MoSi2相（灰），且白色相犹如粒粒白珍珠镶嵌在灰色相中，错落有致，呈现出材料之美。（更多作品请详见全国大学生微结构摄影大赛官网或大赛微信网络投票通道。）更多详情内容，请关注“TESCAN公司”微信公众号。

8日，记者从中国科学技术大学获悉，该校李晓光教授团队在前期研究基础上，基于对铁电畴形态和翻转动力学的设计，在铁电量子隧道结中实现了亚纳秒电脉冲下电导态可非易失连续调控的类脑突触器件，可用于构建人工神经网络类脑计算系统。研究成果日前表于《自然通讯》杂志上。　　以神经网络为代表的类脑人工智能技术正深刻影响人类社会。但目前运行神经网络计算的硬件系统依然基于传统硅基运算器与存储器，能效远低于人脑。研发具有神经形态模拟功能的类脑器件，如神经网络硬件系统的核心器件——电子突触，是进一步推进人工智能发展的重要途径之一。为执行复杂的人工智能任务，神经网络硬件系统对电子突触器件提出了诸多苛刻要求，然而，已报道的类脑突触器件无法全面满足相关的指标要求。　　李晓光教授团队制备了高质量的铁电隧道结，通过PZT（压电陶瓷驱动器）超薄厚度和取向的设计，获得了更小的铁电畴和更连续的翻转动力学行为，更丰富的铁电多畴亚稳态利于类脑突触器件中多态的可控调节。该器件表现出优异的综合性能：其8比特线性电导调控和高耐久性，满足类脑突触器件的核心性能指标要求。基于该器件性能仿真构建的神经网络具有高图像识别率，即使在图片中引入椒盐噪声或高斯噪声，其识别图片的准确率仍然大于85%。此外，该器件具有亚纳秒超快操作速度，而且其能耗低至飞焦级。研究人员经过推算表明，该铁电隧道结构建的神经网络计算系统，有可能实现相当于人脑的优秀能效，而人脑神经元突触单次脉冲能耗约10飞焦。人脑突触响应速度约亚毫秒，其响应速度也比人脑突触快6个量级，堪称媲美人脑突触的能效表现。　　这一研究成果展现了铁电隧道结在构建未来高性能类脑人工智能计算硬件系统方面的重要潜力。

p style=" text-align: justify " 　　今天20%-40%的非小细胞肺癌(NSCLC)患者常在疾病确诊2年内出现脑转移，这些患者预后极差，目前全身性的用药方案非常有限。PD1/PDL1虽然火热于肺癌治疗中，但免疫单药用于脑转移的理想数据却非常少，在既往CheckMate 063，017及057的数据中，nivolumab(O药，纳武单抗)与传统化疗相比都未体现出优势。聊到这话题，小编就给大家分享Lung Cancer上新发布的OAK研究亚组分析，探讨atezolizumab(Tecentriq，阿特珠单抗)这款PDL1单抗对脑转移的疗效。 /p p style=" text-align: justify " 　　 strong OAK研究简介 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　该试验为国际多中心、随机III期研究，纳入既往治疗线数≥1(1-2线)的NSCLC患者，不排除脑转移及EGFR/ALK突变。患者分别静脉给予阿特珠单抗1200mg/3周或多西他赛75mg/m2/3周治疗。之前报道的首次分析中，阿特珠组的中位OS(总体生存期)较化疗延长了4.2个月，安全性也更佳，免疫后线疗效获得认可。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/f6159a70-c6ef-4c9d-aed4-bcd33aabe82a.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: justify " 　　本篇文章针对OAK试验中的经治无症状脑转移患者进行了亚组分析，脑转纳入标准包括：颅外必须有可测量病灶，仅限小脑幕上转移(排除幕下、脊髓或软脑膜转移 新发的无症状脑转患者必须接受过放疗/手术)，无脑出血，无需激素治疗，入组前7天未做立体定向放疗及前14天未做全脑放疗。另外，试验中“基线脑转移”的定义包括既往做过脑部放疗的患者，因为这类人群强烈提示以往有无症状脑转移史。 /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 研究结果 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 1. 基线情况 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　在数据截取时，共分析了850例患者，其中14%为经治无症状脑转患者(阿特珠组为61例，化疗组为62例，两组基线可比。首次入组给药距离既往脑部放疗的中位间隔时间为阿特珠组3个月，化疗组5.1个月 两组中既往接受过脑部放疗的患者分别占90.2%(阿特珠)及82.3%(化疗)。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/795c483e-f082-4300-9d11-a937709a9a52.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2. OS(总生存期)：免疫治疗提高脑转患者各时间段OS率，展现OS延长趋势。 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　在经治无症状脑转患者中，阿特珠组的OS比多西他赛组延长了4.1个月，但无统计学差异(P=0.16)。免疫组OS有获益趋势，可能因随访时间不够而无法提现明显优势。对于无脑转患者中，阿特珠的OS较化疗延长了3.9个月，差异非常显著(P& lt 0.01)。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/0286247d-a360-4c5a-8157-133f92f56a1b.jpg" style=" " title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图A 两组脑转移患者的总生存期对比 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/ce3346a5-aaea-44eb-9e93-262be904e73c.jpg" style=" " title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: justify " br/ /p p style=" text-align: center " 图B 两组无脑转移患者的生存期对比 /p p style=" text-align: justify " 　　无论是有无脑转移史，阿特珠组的6、12、18及24个月OS率都高于多西他赛组。有脑转移史患者的OS率为6个月(阿特珠77.9% vs 化疗71.4%)，12个月(58.4% vs 48.5%)，18个月(42.5% vs 27.9%)及24个月(26.6% vs 19.3%)。具体见下表。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/7c8545ee-87c5-4a1b-a8b8-12e5b383931e.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 3. 新发病灶：阿特珠提高无新发脑病灶的患者比例，体现一定的预防作用 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　在脑转患者中，阿特珠组出现有症状的影像确诊新发脑转移灶的中位时间尚未达到，明显优于多西他赛组的9.5个月(P=0.02)，阿特珠单抗有更好的防治新发脑病灶能力(见下图)。对于无脑转的患者，两组新发病灶中为时间都尚未达到。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/eca707d0-a6b4-49b4-998f-d76b1233ac8e.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center " 上图为脑转移患者出现新发脑病灶的两组中位时间对比 /p p style=" text-align: justify " 　　在有脑转移史的患者中，阿特珠组在各个时间点(6、12、18及24个月)不出现新发脑病灶的发生率都高于多西他赛组，分别为85.1% vs 64.1%，76.6% vs 42.8%，76.6% vs 42.8%及76.6% vs 0%。在无脑转移史患者中，阿特珠组从第18个月后开始出现获益。两个亚组(有无脑转移史)分析结果提示阿特珠单抗预防新发脑转的能力优于化疗组，且时间越长获益越多。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/78c43524-f036-4a49-b5e0-264b7d27f7b5.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 4. 安全性 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　无论是否有脑转移史，阿特珠组的治疗相关AEs(不良反应)，严重AEs及治疗相关神经性AEs发生比例都比化疗组更少。阿特珠的最常见治疗相关神经性AEs为头痛。两组均无4-5级神经性AEs的发生。两组总体安全性良好。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/1d1a0124-5471-4a1c-ac59-22f15f29af16.jpg" title=" 8.jpg" alt=" 8.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 总结 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　本文章为首个免疫治疗脑转移的III期研究分析，且为免疫单药治疗，具有一定的临床指导意义。 /p p style=" text-align: justify " 　　虽然阿特珠单抗组的脑转移中位OS并无明显延长(P& gt 0.05)，但较化疗组仍有获益趋势，随着日后随访时间的加长可能会发现优势。无论有无脑转移，阿特珠组各时间点的OS率都更佳，再次印证了免疫的长期疗效更有优势的特点。 /p p style=" text-align: justify " 　　阿特珠组无新发脑转移灶的患者比例更多，无论基线有无脑转，免疫治疗都能起到很好的防治作用，且时间越久获益更明显。 /p p style=" text-align: justify " 　　免疫治疗总体耐受性良好，安全性优于化疗。 /p p style=" text-align: justify " 　　本研究不足之处：两组患者的基线化疗及突变有差异，造成可能夸大免疫疗效 另在新发脑转病灶的分析中，影像检查只在患者出现相关症状后才做，可能对结果判定有影响。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 参考文献： /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 　　Shirish M. Gadge et al. Atezolizumab in patients with advanced non-small cell lung cancer and /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 　　history of asymptomatic, treated brain metastases: Exploratory analyses of /span /p p style=" text-align: justify " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 　　the phase III OAK study，Lung Cancer 128(2019)105-112. /span /p

9月27日，Nature Communications在线发表武汉光电国家研究中心朱䒟 教授课题组题为“SOLID: Minimizing tissue distortion for brain-wide profiling of diverse architectures”的研究论文。在这项研究中，朱䒟 团队创建了一种名为“SOLID”的新型组织透明化技术，该技术不仅有着优异的透明效果，且组织形变极小，让多色标记的小鼠大脑的高质量成像、配准及分析变得简单易行。组织光透明结合荧光标记技术及光片显微成像技术能高通量获取组织器官三维结构信息，以空间视角揭示生物体内的工作机制，在神经科学、发育生物学、肿瘤及其它疾病等诸多领域的研究中取得了重大突破。近年来，组织光透明技术飞速发展，但仍存在诸多不足，特别是透明处理后会导致组织的收缩或膨胀，会使得研究人员很难对所获得的数据集进行后续的图像配准及分析，这在脑科学的研究中尤为重要。为此，朱䒟 团队开发出了一种全新的SOLID透明化技术（Suppressing tissue distOrtion based on synchronized dehydration/deLIpidation treatment with1,2-hexanediol[1,2-HxD）。通过“同步脱水—去脂策略”，设计一系列基于1,2-HxD的透明步骤，有效地将组织脱脂与组织脱水结合在一起，成功地补偿了组织因梯度脱水导致的严重收缩，如图1所示。图1.SOLID透明化方案及成像效果对比同时，SOLID 方法还具有超高的透明能力以及优异的荧光兼容能力。正是得益于这些优势，SOLID 不仅可很好地透明各种生物样本，包括多种小鼠组织/器官、新生和成年小鼠全身等；而且可以与主流荧光标记方法兼容，并成功获取了单细胞分辨的鼠脑多色数据集（图2）。图2.SOLID实施小鼠全脑多色成像此外，基于SOLID方法所获取的全脑高质量数据可以直接通过主流配准方法向Allen脑图谱（ABA）对齐，其配准精度明显优于其他常用的透明方法（图3）。因此，SOLID不仅实现了高质量、多通道全脑成像，而且支持个性化地全脑分析，极大降低了基于组织透明化技术进行全脑多色成像及分析的门槛。图3.不同透明方法全脑数据集配准效果比较文章展示了利用SOLID方法获取的全脑多色数据集绘制出的带有ABA标准解剖注释的神经/血管图谱以及特定脑区的神经投射信息，并将SOLID成功应用于研究AD鼠脑在疾病进展过程中病理变化的研究，发现随着AD发展进程，大多数Aβ持续聚集的脑区，其血管密度会显著降低；且大脑皮层区域，神经元被Aβ入侵的比例会显著升高（图4）。这让我们看到SOLID方法为研究阿尔茨海默病在不同阶段的多种结构变化提供了工具。图4.SOLID实现对AD鼠脑的多色成像及跨通道脑区分析这项研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、湖北省重点研发计划以及武汉东湖高新区揭榜挂帅项目的资助。文章的第一作者为华中科技大学武汉光电国家研究中心博士后朱京谭、博士生刘晓梅和博士生刘章，通讯作者为华中科技大学光电国家研究中心朱䒟 教授和俞婷婷副研究员。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52560-7?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20240927&utm_content=10.1038/s41467-024-52560-

p strong 　　李德毅 /strong /p p strong 　　中国工程院院士、中国人工智能学会理事长 /strong /p p 　　我们今天的科学家，尤其是计算机科学家，把‘计算’用得太狠了，对‘计算’的依赖甚至有些‘贪得无厌’了! /p p 　　人工智能学者不能只盯着计算认知，一味要求 人脑研究的步伐有多快，而要拿出更多的精力放在“记忆认知”和“交互认知”上。 /p p 　　关于自动驾驶，无论是对话、诗词或者驾驶，图灵测试都允许测试者现场介入，判定结果都带有近似性和主观性。但是，和对话、诗词测试相比，驾驶的图灵测试可以进行更为精确、更为客观的评测。 /p p 　　当初汽车被发明出来的时候，人们最感兴趣的是汽车的结构、机械、传动、轮胎、底盘和车身。到20世纪，人们感兴趣的则是发动机、碳排放和被动安全。到20世纪末、21世纪初，人们总体上关心3件事情，轻量化、清洁化、智能化。 /p p 　　智能化，有4个阶段，第一是理性辅助驾驶，以人驾为主 第二是自动驾驶，局部时段可以放开手和脚 第三是自动驾驶，即用自动驾驶接管驾驶权 第四是人机协同驾驶。 /p p 　　无人驾驶的重点，难在拟人。汽车是从马车演变而来，作为动力工具，汽车的马力可以达到100匹马力，但汽车远远不如马应对不同的负荷、天气、路面，以及不同车辆情况下的适应能力。说白了，汽车的感知、认知能力远远不如马这个认知主体，“老马识途，车不如马!” /p p 　　所以根本问题不在于车而在于人，要解决人的问题，就要让驾驶员的认知能够用机器人替代，让机器人具有记忆、决策和行为能力，于是新的概念产生了——“驾驶脑”。 /p p 　　“驾驶脑”不等于驾驶员脑，“驾驶脑”是要做驾驶员的智能代理，要去完成包括记忆认知、计算认知和交互认知在内的驾驶认知，他说，这应该是人工智能时代最有意义的课题之一。 /p p strong 　　蒲慕明 /strong /p p strong 　　中国科学院外籍院士、中国科学院神经科学研究所所长 /strong /p p 　　不管是国内还是国外，都是如此，不过随着研究手段不断丰富，研究领域不断突破，两者的交叉融合成为热点，甚至出现一个新的研究名词，类脑智能。美国、欧盟都相继启动相关研究计划，中国也启动了脑计划。但中国的计划是将脑科学和人工智能结合得最为紧密的。 /p p 　　比如，现在流行的深度学习，就是基于人工神经网络的一个应用，这些人工神经网络都可以从神经科学的一些规律中得到灵感。蒲慕明说，比如可以借鉴神经突触的可塑性、记忆储存、提取与消退，等等。 /p p 　　目前的脑科学研究能启发人工智能的并不是特别多。因为当前的脑科学研究，仅相当于物理、化学等学科在19世纪末期的研究水平，要完全理解大脑，可能是几个世纪的事情，而不是我们这个世纪就可以达到的。 /p p 　　对于类脑研究，必须要在这个时候做一些适当的应用，假如不把已经知道的知识应用到对脑疾病的诊断、干预和治疗上，那么到2050年我们的医疗系统很可能要面临崩溃——那时你会发现仍然没有一个脑疾病能够治愈。 /p p 　　对于人工智能的应用，不一定非要完全搞清楚，神经科学一些具有阶段性的成果，也可以给人工智能的发展提供启发。 /p p strong 　　谭铁牛 /strong /p p strong 　　中国科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员 /strong /p p 　　“模式识别”是人类最重要的智能行为，也是人工智能重要的研究内容——机器的“模式识别”能力，在一定程度或者很大程度上反映了机器智能“类人”的程度。 /p p 　　比如语音识别，近些年突飞猛进的科大讯飞，能将维吾尔语翻译成汉语，汉语翻译成维吾尔语 再如步态识别，在看不到人脸、虹膜和指纹的时候，就能通过步态在几十米外感知到其身份。 /p p 　　此外，还有图像识别，其中具有代表性的人脸识别，早在几年前马云刷脸支付已经引爆舆论热点。图像识别不仅可以用在手机上，还可在查找丢失儿童上发挥作用。 /p p 　　关于模式识别的技术瓶颈，可通过借鉴生物的机理改进，未来生物启发的模式识别在人工智能领域前景可期。其最终追求，是希望模拟逼近人的模式识别，这是非常艰巨的过程。 /p p 　　目前，模式识别的主要瓶颈在于鲁棒性、自适应性和可泛化性。 /p p 　　关于鲁棒性，说白了，就是人工智能“够不够皮实”“是不是稍微有点扰动，就会出错”。比如在酒会上聊天，背景噪音比较多，如果想听清其中某一个人的声音，就要忽略或者抑制背景中其他对话的干扰——人类可以做到这一点，也就是听觉系统所谓的鸡尾酒效应，但人工智能可以吗? /p p 　　关于自适应性，则比较容易理解，人类的眼睛会随着灯光的变化、环境的变化进行调整，这说明自适应性非常强。这一点可以应用到人工智能上，比如人脸识别，有一位朋友十几年甚至几十年没见，再见面是否还能认出来?他说，现有的模式识别在这方面还不是很理想。 /p p 　　可泛化性，说白了就是“举一反三”。当小孩认识苹果后，即便只记住了一次，也可以识别其他类型的苹果，这说明人类看到一个东西后，不仅知其然，还知其所以然。而知其所以然，就是人工智能领域所说的“深度学习”。但目前的人工智能深度学习，必须建立在大量数据的基础之上，这一点也有待进一步研究。 /p p 　　要解决这3个问题，关键还是看人类本身，在微观层面上，人工智能的模式识别可借鉴人类的神经元，神经元有兴奋性、抑制性、功能可塑性和传播性。科学家受到这个启发，增强了模式识别动态系统的稳定性。 /p p br/ /p

据“生活科学”网站报道，近日，华中科技大学骆清铭教授小组研发的脑成像系统遭到抄袭质疑。 　　质疑声来自美国A&M大学的脑网络实验室，该实验室主任Yoonsuck Choe称其实验室早在十年前就开始这套脑成像系统的研制工作，他怀疑骆清铭小组抄袭了其设计并研制设备，然后将成果发表在《科学》杂志上。 　　目前，Choe所在实验室准备就此事正式致信《科学》杂志，而《科学》杂志也表示将严肃对待此事，对整个事件过程重新确认。

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/d524002c-f06f-4221-a09b-ea5520ae7810.jpg" title=" QQ截图20170531163243.png" width=" 600" height=" 424" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 424px " / /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 进入新千年，脑科学研究成为热点。工欲善其事，必先利其器。若要更好的探索人类大脑，就必须有更好的仪器与工具。目前,各国脑科学计划的一个核心方向就是打造用于全景式解析脑连接图谱和功能动态图谱的研究工具。 其中,如何打破尺度壁垒,整合微观神经元和神经突触活动与大脑整 体的活动和个体行为信息，是领域内亟待解决的一个关键挑战。 /p p 　　近日，自然杂志子刊 Nature Methods 发布了来自于中国在这方面的研究进展。该论文主要展示了《超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统》的研究成果——新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜成功研制，并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像。 /p p 　　该研究成果源自于国家自然科学基金委员会计划局组织的国家重大科研仪器设备研制专项，当时共有9个项目入选。北京大学程和平院士主导的《超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统》就是其中之一，当时也获得了7200万元的经费支持。 /p p 　　过去三年，北京大学分子医学研究所、信息科学技术学院、动态成像中心、生命科学学院、工学院，联合中国人民解放军军事医学科学院组成跨学科团队，完成了的这一研发工作。团对成功研制新一代高速高分辨微型化双光子荧光显微镜,并获取了小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像。研究论文2016年12月提交，2017年5月29日正式在自然杂志子刊 Nature Methods 发布。 /p p 　　根据官方提供的信息，产品相比单光子激发，双光子激发具有良好的光学断层、更深的生物组织穿透等优势，其横向分辨率达到 0.65μm，成像质量可达商品化大型台式双光子荧光显微镜水平，并优于美国所研发的微型化宽场显微镜。该显微镜采用双轴对称高速微机电系统转镜扫描技术,成像帧频已达 40Hz(256*256 像 素),同时具备多区域随机扫描和每秒 1 万线的线扫描能力。 /p p 　　此外, 采用自主设计可传导 920nm 飞秒激光的光子晶体光纤,该系统首次实现了微型双光子显微镜对脑科学领域最广泛应用的指示神经元活动 的荧光探针(如 GCaMP6)的有效利用。 /p p 　　同时采用柔性光纤束进行 荧光信号的接收,解决了动物的活动和行为由于荧光传输光缆拖拽而 受到干扰的难题。未来,与光遗传学技术的结合,可望在结构与功能 成像的同时,精准地操控神经元和神经回路的活动。 /p p 　　值得一提的是，该显微镜重仅 2.2 克，可在小动物头部颅窗上,实时记录数十个神经元、上千个神经突触的动态信号 在大型动物上，还有望实现多探头佩戴、多颅窗不同脑区的长时程观测。 /p p 　　之所以说这一研究成果意义重大，主要是因为它为脑科学、人工智能学科的研究提供了重要的高端仪器。具体来说，微型双光子荧光显微成像技术改变了在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式，可用于在动物觅食、哺乳、跳台、打斗、嬉戏、 睡眠等自然行为条件下,或者在学习前、学习中和学习后,长时程观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次动态变化。 /p p 　　事实上，成像技术一直是推动生命科学进步的主要动力。历史上，X射线、全息照相法、CT计算机断层成像、电子显微镜、MRI核共振成像、超高分辨率显微成像技术都推动了科学技术的进步，也都获得了Nobel奖。 /p p 　　在今天的发布会之前，该成果在 2016 年底美国神经科学年会、2017 年 5 月冷泉 港亚洲脑科学专题会议上报告后,得到包括多位诺贝尔奖获得者在内的国内外神经科学家的认可。冷泉港亚洲脑科学专题会议主席、 美国著名神经科学家加州大学洛杉矶分校的 Alcino J Silva 教授认为，“ 这款显微镜将改变我们在自由活动动物中观察细胞和亚细胞结构的方式??系统神经生物学正在进入一个新的时代,即通过对细胞群体中可辨识的细胞和亚细胞结构的复杂生物学事件进行成像观测,从而更加深刻地理解进化所 造就的大脑环路实现复杂行为的核心工程学原理。” /p p 　　这项技术研发成功的同时，团队也成立了一家叫做”超维景“的公司，并获得了来自协同创新基金、西科天使的融资，公司将会在符合北大政策的前提下，由北大支持进行商业化推广。团队接下来的重心仍是技术迭代、新产品研发。 /p p br/ /p

今年全国两会，全国政协委员、红杉中国创始及执行合伙人沈南鹏准备了5份建议，涉及绿色低碳技术变革、发掘农业微生物应用潜力、药物创新能力提升、加大脑科学研究应用、制造业“数智化”转型等前沿科技热点话题。　　沈南鹏创立的红杉中国长期关注前沿科技和基础科学领域，投资了大量科技和医疗企业。因此，通过科技创新与科研突破来解决社会关注的重大问题，是沈南鹏建议的一大特点。全国政协委员、红杉中国创始及执行合伙人 沈南鹏　　考虑到脑疾病药物仍存巨大空白，加快开展更多关口前移的脑研究势在必行。以中国脑计划为代表，脑科学在我国已进入到全新发展阶段，但在应用实践层面仍存在部分问题。　　对此，沈南鹏建议，支持低成本检测技术开发，提高老年人早筛覆盖率 增加脑疾病相关队列研究项目，完善脑数据库建设，促进研究临床转化 资助脑认知脑疾病前沿技术，提升脑科学的基础资源共享。　　加强脑科学研究　　1.支持低成本检测技术开发，提高老年人早筛覆盖率 　　2.增加脑疾病相关队列研究项目，完善脑数据库建设，促进研究临床转化 　　3.资助脑认知脑疾病前沿技术，支持类脑智能与AI、脑机接口、可穿戴等在脑认知脑疾病中的集成应用，推动国内脑机接口标准统一化建设。

近日，江苏省科技厅发布《2022年省科技计划专项资金（创新能力建设计划）暨中央引导地方科技发展资金（创新能力建设项目）拟支持项目》公示。苏州医工所牵头组织的“全脑在体单神经元解析成像实验装置” 是苏州大市唯一获批立项的重大科研设施预研筹建项目。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”定位于面向脑与认知科学的重大需求，建成世界首个具备三维曲面动物全脑皮层单神经元解析能力的在体实时成像装置，开展哺乳动物全脑皮层单神经元活动图谱的实验研究。本装置的顺利实施，将开拓“皮层功能组学”新领域，打造世界重要的脑科学研究实验基地，助力我国脑科学研究进入世界领先水平，推动人工智能理论方法的发展，同时提升我国高端光学装备自主研制能力。重大科研设施预研筹建，是以江苏省经济社会发展的重大需求为导向，围绕国家战略部署，聚焦长三角科技创新共同体建设、苏南国家自主创新示范区一体化发展等，以培育创建国家重大科技（科教）基础设施，支持有条件的地方集聚国家战略科技力量，预研建设重大创新基础设施（平台），支撑综合性国家科学中心或区域性创新高地建设。“全脑在体单神经元解析成像实验装置”获准启动之后，将攻克系列关键技术和核心器件。前期，将重点开展“全脑皮层单神经元在体成像系统”的建设任务。后期，将以此为基础，积极争取国家和地方等多方面的资金投入，进一步将此装置建成突破型、引领型、平台型的国家重大科技（科教）基础装置，服务于在体脑科学前沿和基础研究。

2014是充满惊喜的一年。在这一年中，以谷歌、百度、IBM、微软等为主的国内外著名科技公司通过不断地研发创意新品来进行智能化探索，这些创新领先的技术及产品让人们一次次打开脑洞、直面未知、憧憬无限。它们是否真的找到了那扇最终通向未来世界的大门?我们不得而知，但我们心里清楚，在一座已知与未知的天平上，享受着改变世界的狂喜，也忍受了不被读懂的孤独，这或许就是科技的魅力所在。 　　谷歌：一副可以监测血糖的隐形眼镜 　　谷歌这一年屡次传出正在酝酿的奇思妙想似乎都能让听者为之一振，从无人驾驶汽车、到超级巨型显示屏，再到智能汤勺，甚至是可以在血液中&ldquo 搜索&rdquo 癌细胞的新药品，这些都让众人欣喜若狂。 　　今年年初，谷歌推出了一款具备血糖监测功能的隐形眼镜，让不少人的眼前为之一亮。这幅眼镜可以通过分析眼泪成分，检测出人体内的血糖浓度，从而指导糖尿病患者调整胰岛素的注射量，让他们摆脱对血糖仪的依赖。 　　这款外观和普通隐形眼镜十分相似的产品，在镜片上实则布满了成千上万个微型晶体管，而镜片外延则被细如毛发的触角所环绕。谷歌团队为这款设备量身订做了一款无线芯片，并使用先进的工程技术使其能够与电路和传感器在微小的空间中&ldquo 协作&rdquo 。此外，研究人员还专门为这款设备打造了一套全新充电系统，让&ldquo 眼镜&rdquo 可以依靠无线电频来获取能量。 　　令人遗憾的是，这款炫酷多用的眼镜目前还只是设计模型，至少需要5年时间才能与消费者真正见面。 　　IBM：一块模仿人类大脑的芯片 　　如何让机器像人一样思考、行事，一直都是人工智能科学家们的终极努力目标。今年8月，IBM宣布开发出一款仿人脑微芯片TrueNorth，可在进行计算时模仿人脑结构和信息处理方式，这一技术或将在计算机行业掀起一场革命。 　　据了解，TrueNorth包含54亿个晶体管，比传统PC处理器的四倍还多。根据人脑神经系统中神经元和神经突触的结构，相当于100万个神经元和2.56亿个突触，具有4096个相互连接的处理核。与传统芯片总是在运行不同，TrueNorth只在需要时运行，使所消耗能量和运行环境温度大为降低。它运行期间功率仅为70毫瓦，其运算能力可折合为每瓦功率下每秒460亿次。 　　TrueNorth有可能会激发一些类似人脑功能的应用创新，虽然这类应用还受制于计算机硬件性能，但TrueNorth可能给括云服务、智能手机、机器人、物联网、超级计算机等在内的多个领域带来革命。而且，据美国媒体报道，这个项目属于IBM一个更大的研究计划，受到美国国防部高级研究项目局资助，旨在模拟生物神经系统开发高性能低能耗的芯片，用于军用无人机和神经科学实验等领域。 　　微软：一台可以打印&ldquo 所有&rdquo 的打印机 　　早在去年十一月份，微软便发布了一款基于Windows8.1的3D打印免费应用软件&mdash &mdash 3D Builder。虽然这只是微软进入3D打印领域的一小步，但却象征着微软敲响了进入3D打印市场的前奏。而在今年的9月，3D Builder的更新版本&mdash &mdash 3D Builder App R5发布，据称，这次发布还使微软和3D打印巨头之一的3D Systems建立了合作关系。　　新的打印程序添加了云功能，用户不需要拥有打印机，只要轻松设计，点击Buy Print，将设计的3D模型发送给3D Systems公司的在线3D打印服务平台&mdash &mdash Cubify即可。Cubify还提供了很多可选的材料，包括不透明、磨砂的塑料、金属、混合塑料、全彩的&ldquo Colorstone&rdquo 、甚至陶瓷等。一旦用户下单购买，3D Systems会在两周左右将成品送到用户门口，让普通人也可以享受3D打印的便捷和乐趣。 　　英国初创：一个智能玻璃打造的&ldquo 光子空间&rdquo 　　英国初创企业有一项&ldquo 光子空间&rdquo 计划，致力于建造世界上第一个全部由智能玻璃打造的未来式住宅，通过让住户与外界进行最大程度的连同，从而彻底改变人类的生活方式。 　　据介绍，我们平日感受到的自然光对我们的能源水平、睡眠模式还有整体健康方面都有着巨大的好处，而&ldquo 光子空间&rdquo 的设计灵感便来源与此：外部由智能玻璃组成，其涂层可以部分阻挡红外线、完全阻挡紫外线，避免过多的暴露对人类的伤害。这种玻璃在智能手机应用的控制下，只需1秒钟便可完成在透明和不透明状态之间的切换。它的亮度也是可以调节的。 　　据悉，&ldquo 光子空间&rdquo 只需四周时间即可建造完成，可成为酒店、水疗中心、健康疗养所、医疗中心以及其他度假村的理想附属建筑，目前&ldquo 光子空间&rdquo 的筹资活动正在众筹平台Crowdcube上进行。 　　后记： 　　科技不仅在改变着我们现在的生活，更是在改写着人类的未来轨迹。我们应该庆幸在这个世界上有一大批脑洞大开的科学家和工程师们，他们的努力让未来的每一天都充满了可能性。新的一年，还将发生怎样的精彩?值得期待!

近日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）成功研发国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为“SIAT bPET”），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破。“通常，PET成像仪器由于探测器的深度不确定效应，空间分辨率会随着偏离成像视野中心而变差，严重影响成像精度。”深圳先进院医工所劳特伯生物医学成像研究中心研究员杨永峰表示，他们团队研发了高三维分辨率双端读出探测器，使得该大口径成像系统达到14%的中心效率（350-750 keV能量窗），和整个成像视野好于1.4 mm的空间分辨率，两项性能指标都处于国际领先水平。 杨永峰介绍道，与国外商业磁兼容脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的效率提高了近2倍（从7.2%到14%），平均体分辨率提高了30倍以上（从约64mm3到2mm3）。同时，SIAT bPET采用了创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，PET成像对磁共振成像图像信噪比的影响小于5%，满足同时开展PET/MRI成像的尖端科研需求。 据了解，PET和MRI都是脑科学研究和脑疾病诊断的重要工具，PET的高灵敏度、高定量精度功能代谢成像和MRI的高空间分辨率、高软组织对比度解剖结构成像高度互补，PET和MRI还可以相互辅助，进一步提升各自的脑神经成像能力。PET分子成像通过测量大脑的血流、葡萄糖和氧的代谢、蛋白质的生成、药物的分布和神经递质的动力学等，探索不同脑区的功能，确定病变脑区的功能演变，对于脑疾病干预治疗策略和新药物探索具有重要意义。 “不过，目前市场上并没有高性能脑PET成像仪器。”杨永峰说，与美国脑计划项目正在资助研发的多个高性能脑PET成像仪器相比，SIAT bPET的空间分辨率和效率也处于先进水平。“高空间分辨率使得研究大脑的细微焦点脑功能区和小的核团成为可能，还可以通过降低部分容积效应来提高脑PET成像研究的定量精度；高效率除了通过提高脑PET图像的信噪来提高研究的定量精度，也为高精度研究神经递质活动和其他动态脑生化与功能活动奠定基础。” 2022年，团队成员邝忠华在国际核医学和分子影像年会与IEEE医学成像会议上口头报告了该研究成果，随即引起了广泛的国际关注。同时，该仪器也为开展基于PET功能成像的脑科学研究、老年性痴呆等疾病的早期定量诊断研究和新药开发提供了一台重要的新工具。 据悉，相关研究由基金委国家重大科研仪器研制、深圳市孔雀团队和中国科学院仪器研制团队等项目资助。深圳先进院研制的SIAT bPET探测器系统和脑成像仪器照片SIAT bPET获得的Derenzo模体图、人脑FDG代谢图和兔子NaF骨扫描图SIAT bPET和联影uMR790 3T磁共振成像系统上同时获得的人脑PET/MRI图像