全球首创！我国科学家成功实现单神经元三模态完整解析

6月19日消息，中科院脑科学与智能技术卓越创新中心的王凯、徐圣进联合团队取得了重大成果，发表于国际顶刊细胞。该团队实现了全球首次对同一个神经元完成功能、结构、分子三模态的完整同步解析，攻克了困扰全球脑科学界多年的技术瓶颈。

神经元是大脑信号传递基础单元，想要完整解读其运作逻辑，需要同步掌握三类核心信息：一是对外刺激响应的动态功能；二是细胞形态、神经连接的完整结构；三是内部基因与蛋白分子特征。

过去全球技术只能分开检测三类数据，各类实验数据彼此割裂形成“数据孤岛”，此前仅能做到两类信息合并检测，三模态同步解析长期无法实现。

为此团队自主研发国产多模态解析平台IMC，配套两项自研专利核心技术：高分辨率多平面并行双光子显微镜，无需切片就能完整还原神经元全脑纤维连线；双色膨胀荧光原位杂交技术，可精准定位胞内基因，单次同步检测6种基因。

整套实验流程连贯且不破坏细胞空间位置，先在活体小鼠脑中记录神经元实时活动，再重构同一细胞全脑网络结构，最后解析细胞内部基因分布，三类数据可精准匹配对照。

依托该平台，科研人员完成上百个神经元完整三模态数据采集，取得多项全新发现：

-结合结构与分子信息，能大幅提升对神经元响应规律的预判精度；

-基因在细胞内的空间分布，是区分神经细胞的关键标识；

-还发现一类全新兴奋性神经元亚型，同时带有抑制性细胞特征分子，对视觉刺激具备特殊响应，更新了学界对神经元分型的认知。

IMC平台的流程示意图

这项突破补齐全球脑计划关键实验工具，应用前景广阔，既能拆解大脑基础运算逻辑、绘制完整脑图谱，也可深挖阿尔茨海默病等脑部疾病的细胞病变根源。

实验产出的同源三维数据集，还能作为脑科学、类脑人工智能研究的标准参考数据库，为脑病靶向治疗、新一代类脑智能研发提供核心技术支撑。