首頁>尋醫(yī)·問藥>醫(yī)訊同期聲醫(yī)訊同期聲

繪人腦圖譜 看腦洞如何大開

2017年10月17日 10:25 | 來源:廣州日報
分享到: 

剛結(jié)束在天津的學(xué)術(shù)會議,晚上八時多趕到北京,從地鐵口走出來的駱清銘,戴著黑色棒球帽,拖著行李箱,樸實猶如一名旅者。雖年過半百,但他講話的語速和眼神里,卻越發(fā)透出年輕的朝氣。

這位其貌不揚的“旅者”,正是當年建立顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)技術(shù)(MOST),創(chuàng)造出了當時世界上最精細的小鼠全腦神經(jīng)元三維連接圖譜,從而斬獲“2011年度中國十大科學(xué)進展”的人。

前不久,基于MOST技術(shù)而誕生的給大腦“拍彩照”的技術(shù),再次舉世矚目?!叭绻郧暗募夹g(shù)是‘拍黑白照’,現(xiàn)在就是‘拍彩照’?!瘪樓邈懻f,“在全球范圍內(nèi)來看,我們要率先以工業(yè)化方式,大規(guī)模、標準化、高分辨來建立世界上最好的腦連接圖譜。這是一場科學(xué)的賽跑,希望我國的‘腦計劃’能早日啟動,依靠自主核心技術(shù)在這一領(lǐng)域占據(jù)先機?!?/p>

人物檔案

駱清銘,1966年生,湖北蘄春人,教授、博士生導(dǎo)師,中共黨員,華中科技大學(xué)副校長。1999年他受聘教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授(首批),2000年榮獲國家杰出青年科學(xué)基金,2007年當選國際光學(xué)工程學(xué)會會士。

華中科技大學(xué)副校長駱清銘喜歡用“有趣”和“有用”來描述人生的這十六年時光?!安畈欢嗑褪莾蓚€八年抗戰(zhàn)”:前八年時間研究出來怎么給大腦“拍黑白照”;后八年時間,創(chuàng)造出怎么給大腦“拍彩照”,并以工業(yè)化的方式來進行,改變原來“小作坊”的科研方式,實現(xiàn)腦科學(xué)研究方式的變革。

第一個八年:拍出“黑白照”

駱清銘善于通俗的解釋。“拍黑白照”就是2010年他帶領(lǐng)團隊研發(fā)出來的顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)技術(shù)(MOST)。這項技術(shù),奠定了駱清銘做腦科學(xué)研究的技術(shù)基礎(chǔ),在他看來,這是最艱難卻又改寫人生的經(jīng)歷。

1997年,駱清銘從美國留學(xué)回到中國。此前他在賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院最好的實驗室工作了兩年。在美國,他做了一件自己看起來很簡單的事情:測試人腦頂葉運動皮層的運動響應(yīng),以光學(xué)成像的方式將它表現(xiàn)出來,駱清銘后來還申請了專利。他說,當年的媒體報道將這件事描述為:世界上第一次用光學(xué)成像的方式測出了腦的活動。

回國后的駱清銘認為,他可以在腦部研究上做點“文章”。一開始,他做“無損檢測”,但“周邊的人都不相信”。于是,他順藤摸瓜地聯(lián)想到,“如果實實在在把腦子里每一個神經(jīng)元、毛細血管都做出來,會不會有用”。

雖然當時駱清銘拿了兩個國家自然科學(xué)基金項目,但經(jīng)費加起來也才是有二十四萬元。他只好“東拼”一點,“西湊”一點,又找了學(xué)院的幾個老師和學(xué)生,研究項目就這樣風(fēng)風(fēng)火火地“登場”了。

2002年,他正式啟動高分辨腦連接圖譜研究。2010年,他的“拍黑白照”成果發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》上。現(xiàn)在回想起來,駱清銘已經(jīng)記不清這八年的艱苦細節(jié),只是那種“重壓”之感依稀浮現(xiàn)于眼前,“帶頭的人心理壓力比受到的苦要大。不知什么時候是個頭”。

第二個八年:拍出“彩色照”

后面的八年,在駱清銘看來,是被時代推著往前走的。在這一技術(shù)之上,后來又有人對他提出,是否可以將“黑白照”做成“彩色”,于是就有了兩色的腦圖譜,再后來,圖譜的色彩元素越來越多,顯示的內(nèi)容越來越精細。“連藝術(shù)家看到,都會驚嘆腦結(jié)構(gòu)的美?!瘪樓邈懼钢娔X中色彩斑斕的腦圖譜,忍不住嘆道。

隨著技術(shù)的不斷升級,2016年8月8日,《新聞聯(lián)播》對駱清銘教授團隊的科研成果進行了報道。報道中介紹,他的技術(shù)處在世界領(lǐng)先地位,他所做的腦連接圖譜研究是認知腦功能的科學(xué)前沿,那時,駱清銘團隊的目標非常清晰:做成3D人腦連接圖譜。

很快,蘇州工業(yè)園區(qū)就找到駱清銘,希望能幫助他實現(xiàn)這一目標。2016年10月10日,到今年10月10日,經(jīng)過一年時間,駱清銘的華中科技大學(xué)蘇州腦空間信息研究院建成,于是,就有了今天我們看到的腦部“彩色照片”。

“一群中國科學(xué)家卻能給大腦‘拍彩照’,讓大腦空間呈現(xiàn)出一個繽紛的多彩世界;并能精準定位,給每個神經(jīng)元上都標記門牌號;還可以把各種形狀的神經(jīng)元單拎出來,清楚地看到每根神經(jīng)元的走向;最牛的是,他們率先以工業(yè)化方式大規(guī)模、標準化、高分辨繪制腦圖譜數(shù)據(jù)……”

對話:

令國外折服的“中國技術(shù)”

廣州日報:如何理解腦空間信息學(xué)?

駱清銘:就是連接腦科學(xué)與類腦人工智能的科學(xué),它可以作為一個橋梁將二者串聯(lián)起來。全腦連接圖譜,是人類認知腦功能并進而探討意識本質(zhì)的科學(xué)前沿,對腦疾病防治、人工智能技術(shù)發(fā)展,具有引導(dǎo)作用。

打個比方,把人腦看成“地球”,一開始是蠻荒之地,沒有什么路,隨著社會的進步,開始有了路,后來還有了高鐵。腦子在不斷地發(fā)育,一開始都是混沌狀態(tài),之后建立起來了各種連接。

我現(xiàn)在就是要得到整個腦子的神經(jīng)連接的“道路”,最后才能去研究它的“交通狀況”。

廣州日報:國外如何評價這個“腦連接圖譜”?

駱清銘:國外評價是:這種工業(yè)化、大規(guī)模、標準化的生產(chǎn),將改變神經(jīng)科學(xué)的研究方式。就像基因組測序,很多人可以借助這個做很多事情。將來有腦部疾病,就可以通過這個圖譜去找到并修復(fù)它。

美國近期公布的“腦計劃”項目,總投入達2.5億美元,就是建立腦數(shù)據(jù)庫。其中就需要用到“腦連接圖譜”的“中國技術(shù)”。將來我們的“腦計劃”啟動了,應(yīng)該有希望比美國做得更好。

成立研究院

工業(yè)化方式 提高科研速度

廣州日報:你在蘇州成立了一個腦信息空間研究院,當時是如何成立的?

駱清銘:媒體報道后就有很多人找到我,期待能馬上應(yīng)用。我說我集中精力只做基礎(chǔ)研究,不碰產(chǎn)業(yè)。后來蘇州方面的科技部門找到我,很快就一拍即合。

我們?nèi)ツ?0月10日簽訂協(xié)議,計劃在研究院建成50套設(shè)備。《自然》的報道說,中國用工業(yè)化的形式來做腦科學(xué)研究。過去做一個鼠腦研究要10天,現(xiàn)在平均每天就能處理2至3只鼠腦,這樣就可以批量地做,大大提高科學(xué)研究的速度,并形成標準。所以現(xiàn)在全球都在關(guān)注。

廣州日報:這個研究院成立的意義是什么?

駱清銘:是改變已有的研究方式?,F(xiàn)有的研究方式速度很慢,樣本不多,沒有一定的標準。而工業(yè)化的核心,就是標準。

現(xiàn)在全球的科學(xué)研究都在賽跑,我們的優(yōu)勢就是這一技術(shù)核心,所以我心里也很著急,希望我們也能盡快把這一研究更進一步,形成標準。

堅持信念

做點有用的事情

廣州日報:如今該項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了怎樣的階段?

駱清銘:在全腦范圍,每一條神經(jīng)元,就像一條路一樣,非常清晰。所有這些數(shù)據(jù),都是其他國家拿不到的,正是我們的核心技術(shù)所在。

我們最早的技術(shù)是MOST(顯微光學(xué)切片斷層成像),后來發(fā)展為f-MOST。如果把它理解為一個相機,開始是一個黑白相機,后面是一個彩色相機,再后來發(fā)展成多種顏色。

廣州日報:現(xiàn)在國內(nèi)做研究主要的方式是怎樣的?是否最終能夠規(guī)?;?/p>

駱清銘:我們的有些研究,idea(想法)是國外的,買國外的儀器,做出來的成果最后還是到國外去發(fā)表。長期以來,這種現(xiàn)象很嚴重。而我推崇的是,要重視發(fā)展新技術(shù)新方法,最好是研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新儀器。只有發(fā)展了自己的儀器,用它再去開展應(yīng)用研究,解決問題就簡單多了。所以,現(xiàn)在應(yīng)該更加重視中國人去研發(fā)自己的科學(xué)儀器設(shè)備。

現(xiàn)在我們做點簡單的研究很容易,但如果想用規(guī)?;侄谓鉀Q重大科學(xué)問題,做更大影響力的事情還很難。

廣州日報:你從2002年初開始啟動MOST技術(shù)的研究,歷時8年研發(fā)成功,最艱難的事是什么?

駱清銘:從我們的角度來說,這件事很正常??茖W(xué)研究本來就是探索未知的事。只是帶頭人心里的壓力,比受的苦要大。關(guān)鍵是心里的煎熬,不知什么時候是個頭。這個idea是我的,我一直堅信能做得成。能形成現(xiàn)在這樣一個影響力,是我沒有想到的,當時只想把這件事做出來。

廣州日報:你還是堅持了自己的信念?

駱清銘:這個信念來源于一個科學(xué)工作者基本的良心。既然我做研究,拿了國家經(jīng)費,就一定要做點有用的事情。如果我們花費這么多時間和精力去做一件沒用的事情,就沒意義了。不是說發(fā)幾篇文章,把研究從“紙”變成“紙”就行了。

研究做出來之后,不少人說我有遠見。其實并不是這樣,說不定我的研究還真失敗了。但我們有一個基本的要求,就是堅持去“成功”。

技術(shù)應(yīng)用

在疾病領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

廣州日報:全腦連接圖譜未來在疾病這一塊有什么應(yīng)用?

駱清銘:在疾病治療方面的應(yīng)用非常重要?,F(xiàn)在北京有教授做了一個脊髓損傷的案例:把脊髓切斷之后又連接起來。脊髓重新連接后,功能是否能恢復(fù)正常?將來我就能幫忙證明這件事。

同樣,還有關(guān)于藥物效果的研究。我們跟上海一家藥研所合作,能測出藥物使用后,藥效到達了哪些部位?是否真的發(fā)揮作用?

我提供了一個平臺,能顯示非常直觀的結(jié)果,可以精確到一微米的位置。

廣州日報:1997年,你當時為什么選擇從美國回來?

駱清銘:其實我那時候的想法很樸素。我當時的研究領(lǐng)域是一個新興領(lǐng)域。我從小受的教育是很傳統(tǒng),心里覺得至少要為國家做點事。我很慶幸趕上了一個好時代。要說我多有遠見,這不是事實。我只是跟著自己的內(nèi)心在走。(記者杜安娜、張丹)

編輯:趙彥

關(guān)鍵詞:繪人腦圖譜 腦洞 如何大開

更多

更多