引领国际！深圳科学家100小时完成迄今最高精度猕猴脑图谱测绘

大脑作为结构和功能最复杂的器官，是生命活动的“司令部”。识别大脑的三维结构，对脑科学研究有什么作用？科技成果的产业化之路又该怎么走？

近日，深圳市委书记王伟中、市长覃伟中到光明区进行调研，肯定了“楼上楼下”创新创业综合体、建立“沿途下蛋”创新生态链的模式，并强调要充分发挥科技创新和产业发展引领支撑作用。那么，作为国家科技战略部署之一，深圳在“脑科学”领域取得了什么新成果、新突破，“沿途下蛋”又有什么新进展呢？深圳卫视《晚间报道》邀请中科院深圳先进技术研究院相关专家进行解读。

深圳先进院领衔研究 实现迄今

全球最高精度猕猴大脑三维高清成像

近日，国际知名学刊《自然—生物技术》发布了目前世界上最高精度的灵长类动物脑图谱。这是由中国科学院深圳先进技术研究院领衔，联合国内外科研团队共同完成的最新研究成果。

据悉，研究团队历时五年，通过自主研发的高通量三维荧光成像VISoR技术和灵长类脑图谱绘制SMART流程，实现了猕猴大脑的微米级分辨率三维解析。论文一经发表，得到多名国内外科学家的好评，直呼：“了不起”。

比当前国际通用成像技术提高几十倍

大脑是一个三维立体结构，其内部的神经网络结构就像是地球表面错综复杂的道路与河流。绘制大脑图谱，就是要把这些河流与道路测绘出来，精细分解和描绘大脑复杂的三维结构。

为了理解人类大脑，科学家需要将果蝇、小鼠等作为基准和模型，其中猕猴是研究最为深入的非人类灵长类动物，但猕猴脑体积为鼠脑的200倍以上，要在较短时间内完成猕猴全脑成像与重建、神经元轴追踪、数据分析是一项极大的挑战。如今，深圳先进院联合国内外的科研团队实现了VISoR技术精细测绘的三维“地图”，比当前国际通用的成像技术提高了几十倍。

猕猴大脑的三维高分辨重建图（a）、截面图（b）、内部神经纤维展示（c），以及部分神经纤维的全脑示踪和可视化（d）

据了解，这项技术可以帮助科学家真正地认识、模拟大脑的工作机制，从而进行定量解析，并可扩展至其它组织器官，在大规模药物筛选、快速病理诊断，以及更大型生物样品成像等领域都有广阔的应用前景。

研究成果引领国际 

最有可能实现在人脑图谱的突破

中科院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所所长王立平表示，全球最高精度的猕猴大脑三维高清成像研究成果发表在《自然生物科学》，这是脑解析与脑模拟研究过程中一个重大的进展。“成果的完成也标志着我们在高端科研仪器脑科学脑图谱解析方面的仪器研发，实现了在国际上的引领，而且这项技术理论上也最有可能实现在人脑图谱的突破。”

在100小时内可完成

过去四五年拍成的大脑图像

参与此项研究的中科院深圳先进技术研究院副研究员徐放表示，VISoR技术比当前国际通用的成像技术提高了几十倍，该技术原理与用手机拍全景图相同，为了实现介观尺度的大脑三维成像，需要切换不同视野，对脑样品的各个小区域分别拍照，最后将数百万张小图拼接合成完整的三维图像。因此，成像速度非常关键。

传统技术成像速度慢的根本原因在于，拍照时样品是静止的，待拍完一个视野切换到下一视野进行拍照的过程中，需要把样品由静止状态加速并移动一段距离再减速静止。在这些步骤里，每次在样品静止时的相机曝光时间非常短，而移动视野的过程花费的时间比曝光时间长很多。也就是说，相机在大部分时间都是空闲的，它的成像速度在 “等待” 中被浪费了。

鉴于此，团队提出一个新的成像模式：在样品匀速运动时连续拍摄，从而可以达到最高的时间利用率，获得相机最大极限的成像速度。就像跟拍一个运动员，如果跟他以同样的速度奔跑，画面就不会模糊。通过技术改进，团队将拍摄速度提高了几十倍甚至上百倍，以前可能需要四——五年时间才能够拍一个猕猴的大脑，现在在100小时里即可完成。

三维高清成像技术提供大数据 

助力临床精准治疗

大家很关心，快速三维高清成像技术落地后，对于脑科疾病的研究，能提供哪些帮助？

徐放介绍，研究此项技术的最终目标是理解人类的大脑，并用于各项临床医学研究。例如帕金森和阿尔兹海默症均是大脑发生了病变，通过该项技术，可以把大脑发生病变的样子，在一个全局的尺度上展现出来。除了脑科学之外，医院在做临床病理诊断时，可以将切除肿瘤样品的三维结构呈现出来，更方便、准确理解组织有没有发生恶性病变、处在哪个阶段，以便更精准治疗。

“脑创中心”着力实现创新 创业 创投

三创合一融合发展

脑科学被誉为人类探索自身和自然界的最后疆域，为此，中科院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所肩负着牵头建设全国首个脑科学技术产业创新中心——光明脑科学技术产业创新中心的重任。该中心位于光明明珠工业园，目前即将建成投用。

从深圳脑所牵头在光明科学城落地的脑解析与脑模拟重大科技基础设施，到脑科学技术产业创业中心，将实现“0到1”的产业孵化；而从脑创中心这一孵化器到产业园，也将实现“1到10”的产业壮大。

这是进一步瞄准国际科技前沿和市场发展需求，也是对深圳脑科学与类脑智能未来产业发展的重要布局。未来，脑所将持续建设完善光明科学城脑解析与脑模拟重大科技基础设施“沿途下蛋” +“聚集效应”的闭环，实现创新创业创投三创合一融合发展。

在全面建设光明科学城的宏大背景下，脑科学领域产业平台进一步集聚。其中，恩辑生物已完成融资1.12亿元，正在开展重大脑疾病的基因编辑模型创制和基因治疗手段开发。

深圳湾实验室短时间聚集了800多名各类高层次人才，在合成生物、脑科学等领域开展前沿交叉学科技术研究，催生了企业孵化、技术服务功能；神经科学研究院正加快研发全球首套研究人脑结构功能的14T磁共振设备。脑科学与类脑智能产业支持政策预计年内完成编制和审查。脑与类脑智能产业园也即将落地，现已聚集项目技术团队和企业30余家。

“楼上楼下”融合发展 

脑科学技术团队助力孵化“潜力金蛋”

科技成果如何做到“沿途下蛋”？这些蛋又能怎么样去孵化呢？

王立平表示，一方面，脑科学技术团队通过掌握的核心技术，为生物医药与健康产业里面专、精、特、新的中小微企业，提供共性的技术支持。另一方面，自主研发、自主创新的技术，直接服务于整个领域；与此同时，努力解决中小微企业的实际痛点。创投在融合发展的“楼上楼下”共治的环境里面，能够形成一种默契，围绕这种默契，再加上第三方资本的加入，就能够孵化出新的、具有潜力的“金蛋”。希望能够在创新、创业、创投的综合体里面，形成一个良性互动的氛围。

王立平表示，在整个脑科学创新中心里，提倡包括仪器设备、人才建立起一种共享机制，借助于政府提供的共性平台，发挥智力的作用。另外，要做企业的共同研发部，目前有的一些技术或者专利，可以在第一时间向社会公布，向创业端、向需求端、向应用端公布，公布的同时，一些资本也会看到这些技术，这样能够加快知识产权、核心技术的转移转化，创新、创业、创投这三方面融合发展有更好的优势。

记者手记：前不久，国家发改委在推广深圳的47条创新举措和经验做法中，其中一条便是“建立科技成果‘沿途下蛋’高效转化机制”。

这说明无论是“楼上创新，楼下创业”打破空间的模式，还是“沿途下蛋”融合发展的时间路径，深圳已具备示范引领的作用。当聚集效应不断呈现，比如从脑科学的科研到转化、再到产业化的过程中，将会筑起更多的“金窝”，下更多的“金蛋”，从而加速医疗诊断和药物研发，最终促进人类健康。

记者 / 吕毓斌

编辑 / 杨梦同