“终于让我等到了脑图谱大放异彩的一天”“现在有一只从未出生过的果蝇在四处游荡”……
日前，一家名为Eon Systems的公司发布视频《首次多行为大脑上传》，迅速引发全球关注。视频中，一个基于真实果蝇大脑连接组构建的数字模型，无需训练数据和强化学习算法，控制着虚拟果蝇完成行走、梳毛、进食等行为。与人工智能工作原理不同，此次是通过对大脑神经连接的模拟，来促发其动作和行为。对此，美国Neuralink（神经连接）公司创始人马斯克也忍不住惊呼“哇”。
为此，记者采访了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员徐春和汪菲，解读该新闻背后的科学价值，了解中国脑图谱研究相关进展。
【提供了一种可行路径】
徐春介绍，此次Eon Systems公司展示的成果，是基于前期科学研究的有效应用。其核心技术亮点，不是依赖人工智能算法的拟合，而是构建了高度忠实于生物本身的神经连接网络，并实现了神经激活到行为的闭环。
据悉，该成果的基础是2024年Eon Systems首席科学家Philip Shiu团队发表在国际权威学术期刊《自然》的研究，他们基于果蝇大脑连接组数据，结合神经元模型，构建了包含12.5万个神经元、5000万个突触连接的果蝇大脑计算模型。而此次视频中的突破，是将这一模型与物理引擎模拟的果蝇相连，让虚拟果蝇能够自主响应外界刺激，完成一系列自然行为。
“科学界之前的生物体行为模拟关注输入和输出，而此次是让复制的完整大脑神经网络自己去理解和执行输出。”在汪菲看来，这是首次通过模拟生物体本质——大脑的原生结构来构建模型，让果蝇的行为自然浮现。
早在2018年，成年雌性果蝇的电镜大脑数据库就已公开发布，但如何将复杂的结构数据转化为功能性模拟，一直是科学界的难题。此次成果提供了一种可行路径，也就是将大脑结构与虚拟身体结合，实现从结构到功能的直观展示。
【中国小鼠脑图谱研究进展】
这一展示也给中国科研人员带来了重要启发。徐春表示，尽管团队主要研究小鼠和非人灵长类脑图谱，与果蝇研究领域不同，但两者的核心逻辑一致——都是通过解析大脑结构，探索功能机制。“它让我们看到，可能在脑科学理论还不够完善的时候，就能实现部分大脑功能的数字化模拟。”
汪菲补充道，果蝇大脑连接图谱的构建起初饱受质疑，但后续很多研究借助这一图谱开展功能实验，极大推动了对果蝇生命运行机制的解析，也为灵长类脑图谱研究提供了借鉴，“这让我们更有信心做好脑结构基础研究，进而更好地探索脑功能、助力疾病诊疗。”
徐春领衔的联合团队，2024年2月在国际权威学术期刊《科学》发表成果，建立了世界上最大的小鼠海马单神经元全脑投射图谱数据集，为脑科学研究提供了重要“路线图”。该联合团队三维重构了上万个小鼠海马区单神经元的全脑投射轴突形态，归纳出43种全脑投射细胞类型及其空间投射规律。
目前，该团队的研究有两大方向：一是与神经科学计算领域专家合作，基于介观连接图谱探讨海马系统在空间认知、记忆和导航中的功能，已取得初步进展；二是对比退行性疾病动物模型与正常模型的脑连接差异，揭示特定细胞类型对疾病的敏感性，为脑疾病研究和靶点鉴定提供线索。
【鼠猴脑图谱数字孪生的挑战】
当被问及小鼠和猴子的脑图谱能否实现类似果蝇的数字孪生展示时，徐春坦言“难度呈指数级增长”。果蝇大脑约有12.5万个神经元，而小鼠大脑神经元约7000万个，是果蝇的560倍，猕猴大脑体积更是小鼠的200倍，全脑高精度电镜重构的研究意义不言而喻，但工作量和成本极高，短期内难以达到果蝇的模拟水平。而人脑包含约860亿个神经元，通过数万亿个突触相互连接，其细胞类型多样性和网络复杂性更是远远超过常用的模式生物。
面对这样的挑战，国际协作成为重要突破口。2025年9月，由中国科学家主导的“国际灵长类介观脑图谱联盟”在上海成立，汇聚了中、美、英等25个国家和地区的118名成员。联盟主席、中国科学院脑智卓越中心学术主任蒲慕明院士在成立大会上表示，未来十年，联盟将朝着三大里程碑迈进：一是绘制首个全面的具有细胞类型特异性的灵长类全脑介观联接图谱，揭示支撑认知功能的神经网络架构原理；二是通过整合单细胞和空间转录组、蛋白质组、表观遗传组等数据，建立单细胞分辨率、多组学的灵长类脑细胞图谱，揭示全生命周期生理和病理状态下细胞多样性的系统表征；三是绘制突触的精细三维结构图谱，识别与认知等脑功能相关的突触特征标记，揭示与衰老及脑疾病相关的突触超微结构。
徐春告诉记者，其团队正在通过国产高分辨率技术开展介观层面研究，结合联盟协作优势，将逐步推进小鼠、猴子大脑数字孪生的目标。而若能实现这一目标，将对人类社会产生深远影响：一方面可构建多模态脑科学大模型，用于神经活动解码和脑疾病定量诊断；进行数字化的科学实验，减少实验动物的需求。另一方面能为类脑智能和脑机接口提供支撑，让人形机器人拥有生物级智能，拓展脑机接口应用边界，为临床患者等提供更多功能支持。
维度配资提示：文章来自网络，不代表本站观点。
