读创/深圳商报记者 袁斯茹

在深圳先进院脑认知与脑疾病研究所，有一条特别的画廊，陈列着一幅幅色彩鲜明的画作。这些作品不是出自哪位艺术家之手，而是大脑的成像图。科学家们利用磁共振、冷冻电镜等技术，将这一经自然界亿万年进化的手笔还原，比艺术作品更多了一丝神秘。其中，由深圳先进院脑信息中心参与完成的“猴脑全脑图谱”，为目前世界上公开的第一幅。

△脑信息中心的“艺术”画廊

近日，深圳商报记者走进脑信息中心。中心主任毕国强表示，团队历时数年自主研发的高分辨全脑三维显微成像技术（VISoR），成像速度是其他方法的十倍到百倍。据悉，今年刚加入深圳先进院的毕国强，目前是中国科学技术大学和深圳先进院的双聘教授。

△VISoR技术成像的小鼠脑片（杨朝宇制作）

为大脑绘制高清地图

“要理解大脑的运转机制，首先就需要将脑内千亿个神经细胞以及它们之间的连接呈现出来，就像给大脑绘制一张高清地图。”中心徐放副研究员告诉记者。

记者在中心看到，一间实验室中摆放着三台设备，这是团队自主研发的脑图谱成像仪器。

△VISoR成像仪器

此前的技术完成一只鼠脑的成像，通常需要几天的时间，而与人脑接近的猕猴脑体积是鼠脑的200多倍，如果用同样精度进行成像，需要几年甚至数十年才能完成。

毕国强说，团队自主研发的VISoR技术，实现了无模糊的连续运动成像方法，避免了传统成像方式反复切换视野的时间，极大提高了成像速度。使用集成了这一技术的设备，能在两小时内完成亚微米分辨率的鼠脑全脑成像，是其它成像方法的十倍到百倍。“速度的提升让大批量的模型动物全脑三维成像成为可能，更能对猕猴脑乃至人脑进行精细解析。”毕国强介绍道。

精度达到头发丝的两千分之一

有了技术加持，团队将目光投向了大脑中以体积小著称的“突触”。

大脑的上千亿个神经细胞，每一个都由上千个微小的“突触”进行连接。这些突触是大脑行为、意识、学习与记忆等功能的最基本结构与功能单元，同时也是多种脑疾病发生的起源地。因此，精确解析突触中的蛋白分子结构和组织架构、及其在神经活动或异常过程中的变化，是解密大脑奥妙的一个关键环节。

但突触的大小只有几百纳米，突触蛋白只有几纳米，由于体积小而其分子结构复杂，目前突触对科学界来说更像一个“黑匣子”。

为此，团队“兵分两路”，在重构完整的脑图谱同时，研发对脑神经突触在分子乃至原子水平的超微解构解析，做到“既见森林，又见树木，还见树叶”。

中心副研究员陶长路介绍道，目前的冷冻电镜技术可以对蛋白质最微小部分进行解析，但在蛋白质的生物大分子研究中，保存其生理状态成为难点。为此，中心将冷冻电镜断层原位成像技术（cryoET）与显微成像技术结合，克服了这一问题，将神经突触的成像精度提高到了2纳米，相当于一根头发丝的两千分之一。

△脑神经突触的三维可视化

利用这一方法，近日，中心联合中国科学技术大学、美国加州大学洛杉矶分校，解析了首个完整脑神经突触在分子水平的高精度三维结构，研究成果发表在《自然-神经科学杂志》。

△脑信息中心团队

如今，脑科学相关的大量数据正在产生，如何分析并利用这些数据成为焦点，脑信息中心正致力于此。“未来，中心将协同相关单位，建立开放共享的平台，努力探索发展出新的学科领域。”深圳先进院脑所所长王立平如此表达他对中心未来发展的期望。

（受访者供图）