开云体育·(kaiyun sports)中国官方网站 中国脑科学参议新冲破：宇宙初次终了团结神经元三模态整合知道

大脑是一个极其精密的信息处置系统，神经元则是其基本计算单位。方法会大脑，不仅要知说念神经元“在作念什么”（功能），还要知说念它“长什么样、若何连合”（结构）以及“由什么组成”（分子）。但是，这三类信息始终来自不同现实体系，难以整合。

微信公众号“脑科学与智能技能超卓转换中心”6月18日音书，如今，中国科学院脑科学与智能技能超卓转换中心的参议团队见效冲破这一瓶颈。2026年6月18日23点，Cell在线发表题为“Multimodal imaging of gene expression， morphology， and activity of the same neuron”的参论说文。

该参议由中国科学院脑科学与智能技能超卓转换中心王凯参议团队和徐圣进参议团队统一攻关完成。参议团队自主研发了基于成像的多模态知道平台Imaging-based Multimodal Characterization（IMC），初次终深远对团结神经元在体钙行为、全脑投射形态与 3D 原位基因抒发谱的高精度整合知道。

该使命冲破了始终存在的单细胞三模态数据获取和跨圭表配准的技能瓶颈，为复杂脑功能知道和脑疾病机制参议提供了迫切技能平台。

神经科学始终痛点：跨圭表模态数据割裂，酿成“数据孤岛”

神经元的功能由其行为模式、基因抒发、细胞形态及环路连合共同决定。理思的参议应是：在团结细胞上同期获取这三类信息。但是，受限于不同模态技能在样本处置、成像圭表上的巨大壁垒，现存技能大多只可分别获取单一模态信息。

连年来，国外上延续成立了波及“功能—分子”、“功能—结构”、“结构—分子”双模态整合技能。但是，“功能、结构、分子”三模态信息整合已经神经科学参议中亟待攻克的中枢技能瓶颈。包括中国“脑科学与类脑参议”紧要形状和好意思国 NIH BRAIN Initiative 在内的国外脑蓄意，已在分子（细胞转录组）、结构（神经介不雅/微不雅衔尾）和功能（神经元行为记载）层面成立起雄壮的数据库，这些海量数据在各自畛域说明着巨大作用，但相互间割裂且碎屑化，零落团结细胞水平的的确同源数据。

IMC 平台破局：买通从活体功能记载到原位分子检测的全链路

本参议成立的IMC平台恰是为了攻克这一技能瓶颈，平台初次终深远在团结个神经元中获取跨圭表、可获胜对皆且相互考据的多模态数据，着实终深远单细胞水平的高维信息整合。

图1 IMC平台的经过暗意图

为成立IMC平台，参议团队买通了从活体功能记载、全脑形态重构到 3D 原位分子检测的技能链路。

活体功能记载

在通晓小鼠中进行在体双光子钙成像，记载低级视觉皮层（primary visual cortex， VISp）神经元对视觉刺激和面部通顺的反应。

全脑形态重构

通过二次荧光标识、脑透明化和多平面并行化双光子显微成像（multi-plane two-photon microscopy， MP-TPM），在完好意思小鼠脑中重构团结批神经元的全脑轴突投射和局部树突形态。

3D 原位分子检测

操纵双色编码膨大荧光原位杂交技能 （dual-color hairpin-encoded Expansion-Assisted Iterative-FISH，2cEASI-FISH），在厚脑片中检测团结神经元的基因抒发和RNA亚细胞定位。

自主中枢底层技能：两大“利器”确保高精度配准

IMC平台的成立离不开两项由团队自主研发并已央求发明专利的底层技能:

多平面并行化双光子显微镜可在不切片的情况下，终了透明化全脑中单神经元形态的高分辨率跟踪重构。

双色编码膨大荧光原位杂交技能 2cEASI-FISH 可在厚脑片中，终了 mRNA 分子的超分辨定位检测，并将每轮基因检测通量进步至 6 个基因。

这些底层技能的转换，充分保留了样本在不同模态检测阶段的3D 空间信息和细胞形态，为跨模态整合所需的高精度重建与空间配准提供了坚实保证，从而澈底买通了连合活体功能记载、全脑形态重构和3D原位分子检测的要害技能链路。

迫切发现：多模态特征互补，发现新神经元亚型依托IMC平台，参议团队以小鼠低级视觉皮层为切入点，开云体育官方网站 - KAIYUN获取了207个具有在体功能行为和形态信息的神经元，进一步获取了141个神经元的完好意思三模态数据集，包括皮层内投射神经元（intratelencephalic， IT）和锥体束神经元（pyramidal tract， PT），并取得了以下主要发现：

多模态互补上风昭着：形态与分子共同预测功能

参议发现，神经元的全脑投射模式、局部树突形态、基因抒发和 RNA 亚细胞定位等特征均包含与视觉反应筹划的信息。多模态特征相衔尾，比单一模态能更准确地预测神经元的视觉反应类型，评释神经元功能身份由分子特征、细胞形态和环路连合共同塑造。

RNA亚细胞定位算作新分子特征：不仅看“有若干”，还看“在那儿”

借助 2cEASI-FISH 的超高分辨 3D 原位检测智商，参议团队不仅获取了基因抒发量信息，还保留了单个RNA分子在细胞内的空间漫衍。服从闪现，mRNA 的亚细胞定位模式自己组成了新的分子特征维度，可用于提拔分辨不同投射类型和功能类型的神经元。

知道棋盘格反应神经元特征：投射特异，Rbp4 抒发更高

对棋盘格刺激高度反应的PT神经元，在视觉皮层里面轴突投射较弱，且在丘脑区域呈现特有的投射漫衍；分子层面相较其他 PT 神经元而言，则具有相对较高的 Rbp4 抒发。后续在 Rbp4-Cre 小鼠中的在体功能成像考据了该预测：Rbp4 抒发富集的神经元中，棋盘格反应细胞比例权贵升高。

识别新的神经元亚型：Vglut1+/Vip+ PT 神经元

将Vip基因抒发水平与神经元胞体空间位置相衔尾，参议团队识别出一类此前未被充分意志的Vglut1+/Vip+ PT 繁荣性投射神经元亚型。这类神经元不仅对棋盘格刺激反应热烈，还对鼻侧通顺的挪动光栅发扬特异性共激活反应，辅导传统上常被视为扼制性神经元标识的Vip，也可用于界说繁荣性神经元的亚型。

改日瞻望：为跨圭表、多模态参议提供新范式和的确基准数据

该参议成立的IMC平台为单神经元多模态参议提供了新的范式。与传统关节比较，它使参议者大致从的确同源数据动身，分析分子身份、形态结构和功能反应之间的关联。改日，该平台可扩展到更多脑区、细胞类型和步履范式，用于知道任务筹划计算、环路结构和分子身份之间的关联，也可用于参议脑疾病中特定神经元亚型的功能十分、衔尾改换和分子气象变化。

更迫切的是，IMC平台产生的的确同源、跨圭表三模态数据，可算作评估和覆按多模态整合关节的高质地的确基准（Ground-truth）资源。跟着神经科学和东说念主工智能交叉发展，若何将不同开头、不同圭表的数据可靠整合，已成为脑图谱参议、NeuroAI和精确神经医学的中枢挑战。正如好意思国NIH BRAIN Initiative主任 John Ngai 近期发表的评述著作“Inventing the future: A neuroscience research roadmap”中所指出的开云体育·(kaiyun sports)中国官方网站，改日神经科学亟需成立大致整合分子、细胞、环路和步履的多模态、多圭表数据生态的脑常识库。本项参议拓荒的IMC平台，为将这一计策愿景援救为可操作的现实体系迈出了要害一步。“改日已来，仅仅尚未流行”，跟着该三模态平台的幽静完善与向学界分享，其有望为脑图谱范式升级、复杂脑功能解码以及脑疾病侵犯注入强健的新能源。