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自动化所建立纳米尺度高通量脑微观重建平台
发布日期:2016-04-19    浏览次数:397

在多个层次上解析脑网络系统的联结方式与规则,绘制大脑线路图并对其进行研究和模拟,是近年来神经科学和计算科学一个重要的交叉融合点。充分了解和研究大脑的运行方式,并运用这些研究发现去实现类脑智能,已成为脑科学与智能技术研究的战略制高点。 

众所周知,神经元是大脑的最基本单元,而突触是神经元之间在功能上发生联系的部位,也是信息传递的关键部位,突触水平的脑微观重建是了解大脑信息的传递机理的重要技术手段。中科院自动化所显微分析技术平台的科研人员们就在从事看清“突触水平大脑联结”的研究。团队负责人韩华研究员介绍,他们已建立国内最高通量的纳米级突触水平神经大数据重建与分析平台,致力于破解神经微环路大数据量解析的限制瓶颈,提供高效的微观重建工程解决方案,在“纳米尺度、突触水平”上重建微观大脑神经元连接,填补了中国脑科学和类脑研究在神经微环路结构解析能力的空缺。

通过与神经科学家的合作,各类模式动物大脑神经组织被切成几十纳米厚度的超薄切片序列,在高度集成化的电子显微镜集群中成像,再通过智能化识别的软件平台,对神经大数据进行标注和分析以及三维重建,呈现出脑神经细胞彼此连接而形成微观“大脑线路图”。

该平台拥有场发射扫描电子显微镜、光学显微系统、原子力显微镜等30余套设备,在规模化运转的电镜集群上,已经具备了国内最高通量的超薄切片成像能力,拥有超大视场高分辨率电镜显微技术、高效光电联合显微成像技术和大数据量显微图像处理技术。该平台每天成像数据产生能力达TB量级,最快两周就可获得百微米尺寸(譬如果蝇脑蘑菇体)神经组织的成像数据。

目前,该平台已成为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心神经科学与计算科学交叉融合的重要桥梁,与中科院神经科学研究所、中科院生物物理研究所、中国科学技术大学等多家单位开展深度合作研究,为中国脑科学和类脑研究提供有力支撑。