發布時間：2026-03-13
“終于讓我等到了腦圖譜大放異彩的一天”“現在有一只從未出生過的果蠅在四處游蕩”……
日前，一家名為Eon Systems的公司發布視頻《首次多行為大腦上傳》，迅速引發全球關注。視頻中，一個基于真實果蠅大腦連接組構建的數字模型，無需訓練數據和強化學習算法，控制著虛擬果蠅完成行走、梳毛、進食等行為。與人工智能工作原理不同，此次是通過對大腦神經連接的模擬，來促發其動作和行為。對此，美國Neuralink（神經連接）公司創始人馬斯克也忍不住驚呼“哇”。
為此，記者采訪了中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心研究員徐春和汪菲，解讀該新聞背后的科學價值，了解中國腦圖譜研究相關進展。
提供了一種可行路徑
徐春介紹，此次Eon Systems公司展示的成果，是基于前期科學研究的有效應用。其核心技術亮點，不是依賴人工智能算法的擬合，而是構建了高度忠實于生物本身的神經連接網絡，并實現了神經激活到行為的閉環。
據悉，該成果的基礎是2024年Eon Systems首席科學家Philip Shiu團隊發表在國際權威學術期刊《自然》的研究，他們基于果蠅大腦連接組數據，結合神經元模型，構建了包含12.5萬個神經元、5000萬個突觸連接的果蠅大腦計算模型。而此次視頻中的突破，是將這一模型與物理引擎模擬的果蠅相連，讓虛擬果蠅能夠自主響應外界刺激，完成一系列自然行為。
“科學界之前的生物體行為模擬關注輸入和輸出，而此次是讓復制的完整大腦神經網絡自己去理解和執行輸出。”在汪菲看來，這是首次通過模擬生物體本質——大腦的原生結構來構建模型，讓果蠅的行為自然浮現。
早在2018年，成年雌性果蠅的電鏡大腦數據庫就已公開發布，但如何將復雜的結構數據轉化為功能性模擬，一直是科學界的難題。此次成果提供了一種可行路徑，也就是將大腦結構與虛擬身體結合，實現從結構到功能的直觀展示。
中國小鼠腦圖譜研究進展
這一展示也給中國科研人員帶來了重要啟發。徐春表示，盡管團隊主要研究小鼠和非人靈長類腦圖譜，與果蠅研究領域不同，但兩者的核心邏輯一致——都是通過解析大腦結構，探索功能機制。“它讓我們看到，可能在腦科學理論還不夠完善的時候，就能實現部分大腦功能的數字化模擬。”
汪菲補充道，果蠅大腦連接圖譜的構建起初飽受質疑，但后續很多研究借助這一圖譜開展功能實驗，極大推動了對果蠅生命運行機制的解析，也為靈長類腦圖譜研究提供了借鑒，“這讓我們更有信心做好腦結構基礎研究，進而更好地探索腦功能、助力疾病診療。”
徐春領銜的聯合團隊，2024年2月在國際權威學術期刊《科學》發表成果，建立了世界上最大的小鼠海馬單神經元全腦投射圖譜數據集，為腦科學研究提供了重要“路線圖”。該聯合團隊三維重構了上萬個小鼠海馬區單神經元的全腦投射軸突形態，歸納出43種全腦投射細胞類型及其空間投射規律。
目前，該團隊的研究有兩大方向：一是與神經科學計算領域專家合作，基于介觀連接圖譜探討海馬系統在空間認知、記憶和導航中的功能，已取得初步進展；二是對比退行性疾病動物模型與正常模型的腦連接差異，揭示特定細胞類型對疾病的敏感性，為腦疾病研究和靶點鑒定提供線索。
鼠猴腦圖譜數字孿生的挑戰
當被問及小鼠和猴子的腦圖譜能否實現類似果蠅的數字孿生展示時，徐春坦言“難度呈指數級增長”。果蠅大腦約有12.5萬個神經元，而小鼠大腦神經元約7000萬個，是果蠅的560倍，獼猴大腦體積更是小鼠的200倍，全腦高精度電鏡重構的研究意義不言而喻，但工作量和成本極高，短期內難以達到果蠅的模擬水平。而人腦包含約860億個神經元，通過數萬億個突觸相互連接，其細胞類型多樣性和網絡復雜性更是遠遠超過常用的模式生物。
面對這樣的挑戰，國際協作成為重要突破口。2025年9月，由中國科學家主導的“國際靈長類介觀腦圖譜聯盟”在上海成立，匯聚了中、美、英等25個國家和地區的118名成員。聯盟主席、中國科學院腦智卓越中心學術主任蒲慕明院士在成立大會上表示，未來十年，聯盟將朝著三大里程碑邁進：一是繪制首個全面的具有細胞類型特異性的靈長類全腦介觀聯接圖譜，揭示支撐認知功能的神經網絡架構原理；二是通過整合單細胞和空間轉錄組、蛋白質組、表觀遺傳組等數據，建立單細胞分辨率、多組學的靈長類腦細胞圖譜，揭示全生命周期生理和病理狀態下細胞多樣性的系統表征；三是繪制突觸的精細三維結構圖譜，識別與認知等腦功能相關的突觸特征標記，揭示與衰老及腦疾病相關的突觸超微結構。
徐春告訴記者，其團隊正在通過國產高分辨率技術開展介觀層面研究，結合聯盟協作優勢，將逐步推進小鼠、猴子大腦數字孿生的目標。而若能實現這一目標，將對人類社會產生深遠影響：一方面可構建多模態腦科學大模型，用于神經活動解碼和腦疾病定量診斷；進行數字化的科學實驗，減少實驗動物的需求。另一方面能為類腦智能和腦機接口提供支撐，讓人形機器人擁有生物級智能，拓展腦機接口應用邊界，為臨床患者等提供更多功能支持。
來源?解放日報記者?黃海華?2025年3月12日
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