科学家通过脑成像技术可以看到活体大脑的内部情况。这些技术帮助神经科学家了解脑特定区域与其功能之间的关系，对受神经疾病影响的脑区进行定位并开发治疗脑部疾病的新方法。近日，发表在《Nature》上的一篇新闻详细报道了下个月即将在我国苏州开设的一个大型“脑成像工厂”的具体情况。这标志着映射大脑神经回路的技术将扩展到工业规模。

美国Allen脑科学研究所的分子生物学家Hongkui Zeng介绍说，传统实验室可能使用一两个脑成像系统，而这个苏州研究所有50台自动化机器，能快速切片老鼠的大脑，并拍下每片的高清图片，然后把它们还原成3D图像。这意味着以工业方式生产的大规模、标准化的数据将改变神经科学的运作方式。

华中科技大学生物医学成像研究员Qingming Luo说，研究所也将绘图人类大脑，其目标是成为一个帮助研究员绘制神经网络连接的国际中心，涉及范围从阿尔茨海默病研究到大脑启发的人工智能项目。Luo领导的研究所名为“华中科技大学苏州脑空间信息研究院”，其5年预算为4.5亿元（6700万美元），将聘用120名科学家和技术人员。Luo称自己为“大脑空间信息师”，他建立了该研究所的高速脑成像系统。

美国冷泉港实验室的神经学家Josh Huang说，这项技术肯定会有大量需求。进入高通量时代，快速的大脑绘图可以刷新神经科学家对神经元在大脑中的连接模式的认识。正如高通量测序帮助遗传学家在21世纪揭开了人类基因组的神秘面纱。这将对构建多物种的细胞分辨率大脑图谱产生重大作用。

哺乳动物的大脑有成千上万的细胞，而人类的大脑甚至有数十亿。这些细胞有10000种不同的类型，在形状、大小和基因表达上各有差异。神经学家希望绘制出这些结构以及它们之间的相互作用，这将有助于揭示它们的功能。德国Leibniz神经生物学研究所的脑成像研究员Jürgen Goldschmidt说，通过比较不同大脑的特定神经元类型，科学家们或许能够分辨出一种疾病或一种习得的行为对细胞结构的影响。

但绘制这些图谱通常需要数月或数年的努力。这一过程包括用一个钻石金刚石刀片将厘米长的小鼠大脑切成15000个超薄切片；用化学品或荧光标记染色每一层，以挑选出特定的特征；用显微镜成像每一层；将图像重建为三维立体图。

Luo工作的研究所中有大量机器能实现令人吃惊的速度和分辨率。据Zeng介绍，这些设备在两周内收集到的老鼠大脑的数据，使用其他技术（如超分辨共焦成像）则需要几个月。

2月份在美国马里兰州举行的大脑倡议大会（通过推进创新的神经技术来进行大脑研究）上，当参与者看到这项技术绘制的神经元图像时，他们对技术的能力表示惊讶。Allen研究院的神经科学家Christof Koch表示，神经元的广泛接触表明，细胞在协调大脑的输入和输出以创造意识方面起着作用。

Luo说，苏州研究所将产生大量的数据，每只老鼠的大脑绘图将会有8兆。但是人类大脑的体积是老鼠大脑的1500倍。按照研究所目前的速度，数字化重建一个大脑需要一台机器花费20年的时间。Luo的目标是提高机器的速度，并行使用多个设备。

Luo渴望全球合作，Allen研究所、冷泉港实验室和斯坦福大学已与中心达成合作关系。医学研究需要不断创新的科学技术支持，而创新科技不分国界和民族。

（环球医学编辑：石 岩）

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