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为科学家描绘探索大脑“地图”

2020-09-07 11:42 主页 来源:未知
 为科学家描绘探索大脑“地图”

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图说:神经网络计算机与信息技术平台的脑结构智能分析系统  新民晚报记者 徐程 摄
  脑机接口,脑疾病、脑发育等热门的脑科学研究,都与“脑图谱”息息相关。作为开展脑科学研究的基础与根基,中国科学家与本土顶尖企业携手探索“脑图谱”进入全新阶段。9月6日,张江实验室脑与智能科技研究院与上海联影医疗科技有限公司联合发布了“中国人脑图谱研究科创平台”。
  这一平台将为科学家绘制脑图谱,以及建设中国人脑图谱图像大数据库提供关键技术支撑并奠定平台基础,对推动脑科学研究发展具有长远影响。与此同时,这也是国产高端医学影像设备及技术第一次应用于脑科学研究这样前沿重大科研领域,这对于推动国产高端医疗设备技术的发展,实现这一战略领域自主可控具有重要意义。
  搭建多模态脑影像设备平台
  建设中国人脑图谱研究科创平台是上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重大项目。由张江实验室脑与智能科技研究院和上海联影医疗科技有限公司牵头,联合4家顶级医学机构——上海交通大学Med-X研究院、复旦大学附属华山医院、复旦大学附属中山医院、浙江大学医学院附属第二医院共同开展。
  项目搭建起一个国际领先的多模态脑影像设备平台,包括世界首创的既可用于科学研究、也可用于临床医疗的5.0T超高场MR,具备世界领先水平的高性能3.0T MR和全球技术最先进的一体化PET/MR,及高级脑功能研究应用及后处理软件系统。
在设备平台的基础上,借助联影uAI人工智能技术,还将建设一个世界级、标准化的人脑图谱数据服务平台,形成一套应用于脑科学研究和医疗服务的标准化脑图谱分析流程,构建国内首个脑图谱成像和信息融合技术规范及数据格式标准化体系,为建设中国人脑图谱图像大数据库提供平台和技术支撑。
  助力科研及临床大设施自主可控
  经过3年的科研攻关,目前,一体化PET/MR、高性能科研级3.0T MR已经投入使用,超高场5.0T MR正在研发当中,中国人脑图谱数据服务平台阶段性验证已初步完成。项目牵头人之一,中国科学院院士、张江实验室脑与智能科技研究院院长张旭介绍说,绘制脑图谱如同描绘一幅探索大脑的“地图”,是开展脑科学研究的基础。它可以帮助科学家更好地认识大脑的结构、功能区分区、分区链接、工作机制等等,从而进一步了解脑发育和衰退的规律,解析脑部疾病。
  先进的现代化的医学影像设备,是绘制脑图谱以及开展脑科学研究的关键工具。“绘制脑图谱,开展脑科学研究,对影像设备性能要求极高。比如我们很多脑研究会追根溯源到一个神经元,目前临床上对神经元的分辨率要求是微米级。但在脑研究当中,我们希望到亚微米级,甚至以后希望可以逐渐提升到分子层面。”张旭介绍说,“此次发布的平台,已经达到国际领先水平,在某些方面我们还有自己的特点。这对于建立更高质量更精准的脑图谱,对于推动脑研究新发现具有重要意义。”
  打造科创共同体寻求核心突破
  一直以来,医学影像设备是脑科学研究开展不可或缺的重大科研设施。“我们希望在中国的脑计划中,在中国的大科学研究设施当中,自主研发的高性能科学仪器能发挥一臂之力,支持科学家的科研开展。”项目牵头人之一,上海联影医疗科技有限公司联席总裁张强告诉记者,开展人脑图谱成像设备的研制,以及采用脑图谱数据开展应用研究,对我们国家自主掌握该领域的核心至关重要。
  “我们希望能携手各方力量打造科创共同体,真正打通学术界、医学界、产业界,形成一个自主创新、深度协同的创新生态。这是推动科技持续创新进步的关键。”目前联影已经在北京、上海、深圳、武汉等地布局了多个联影研究院,聚焦前沿技术突破,寻求前瞻科研领域创新。
  除了核心技术的重大突破,项目在数据库的标准化上也取得了非常重要的进展。华山医院、中山医院,浙医二院等形成了一个数据互通的多中心研究网络,在技术上实现了无缝连接。项目已经在3.0T MR基础上,初步建设起一个高标准化的数据库。“标准化人脑图谱数据库的建立,对我国以后脑科学研究长期的发展是根本性的改变。”张旭说。
  “未来,随着分子功能影像如PET/MR的不断推进,我们还将建立分子代谢层面的新标准,这可能会比磁共振这类形态学的标准还要前沿。”