全球首次！我国科学家实现单神经元三模态完整解析

先说一个核心判断：人类大脑的奥秘，今天又揭开了一层。

要真正读懂一个神经元——这个大脑里负责传递信号的最小单位——你得搞清楚三件事：它响应外界刺激时的功能活动、它长什么样子以及跟别的细胞怎么连线（结构）、它内部的基因表达和蛋白质组成（分子）。这三块拼图缺一不可。但过去几十年，全球神经科学界一直憋着一个老大难问题：没有技术能在同一个细胞上同时拿到这三类信息。不同检测设备互不兼容，功能、结构、基因数据各自独立，形成了一座座“数据孤岛”。各国脑科学计划积累了海量单模态数据，可一缺对应关系，对比分析和联合解析就成了空中楼阁。此前地球上有报道能实现两类信息合并检测，三类同步解析？难如登天。

直到最近，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的王凯团队和徐圣进团队联手，把这块硬骨头啃了下来。他们自主打造了一套全新的多模态解析平台——IMC，打通了从活体观测到基因检测的完整流程，实现了全球首次同一神经元功能、结构、分子三维度高精度同步解析。这套平台背后有两项自研核心技术撑腰：

高分辨率多平面并行化双光子显微镜——不用切脑组织，就能完整复原神经元全脑连线；双色膨胀荧光原位杂交技术——能精准定位细胞内基因分子，单次可同时检测6种基因。

听起来复杂，实际操作分三步走：第一步，在清醒小鼠大脑内实时记录神经元对画面、面部动作的反应；第二步，完整复原同一个细胞遍布全脑的神经纤维网络；第三步，精准捕捉细胞内部全部基因分布与含量。三步操作全程保留细胞空间位置，数据精准匹配对齐。整套流程下来，科研人员已经成功采集了上百个神经元的完整三模态数据，并收获了多项全新发现。

对比单一维度数据，同时结合细胞外形与基因信息，能更精准预判神经元的信号反应。更让人意外的是，基因在细胞内部的分布位置，本身也是区分不同神经细胞的关键标识——这个发现很有嚼头。团队还新发现了一类从未被完整定义的兴奋性神经元亚型：它们同时表达抑制性神经元的特征分子，对视觉刺激有特殊的响应特性，直接刷新了学界对神经细胞分型的固有认知。

那么，这套国产多模态解析平台IMC到底能干什么？今后，科研人员可以完整追踪单个神经细胞从基因、外形到活动状态的完整变化，既能用于解密大脑基础运算逻辑，也能深挖阿尔茨海默病等脑部疾病背后的细胞病变根源。同时，团队实验产出的同源三维数据，还能成为脑科学、类脑人工智能研究的标准参照数据库。可以说，这项研究补齐了全球脑计划缺失的关键实验工具，为绘制完整大脑图谱、研发脑病靶向干预手段提供了实实在在的技术支撑。