面向未来的中国科学院藏科学与类病智能研究【 多尺度线路 学习记 联结图 同步活动 分子始的 脑功能联结图谱研究关健技术 ●特异性脑功能光控术 突然传 病毒示踪技术 高分率成家技 信号转导 2中科院脑功能联谱垫技末路线 理，确定疾病早期诊断指标和干预把点，为缓解脑疾病超快激光技术。采用飞秒仗宝石激光器、参量振荡器并 所带来的社会负担作出重大贡献。 结合腔内倍频，通过优化设计和自动调节获得适用于神 5.3加强多学科交叉助推脑科学前沿研究 经生物学成像的宽调谐、大功率的飞秒激光系统。(4) 脑的各种高级功能是由极端复杂和高度动态的神经 面向神经生物学研究的研制超高速图像采集存储系统。 联结体系执行和实现的，对这一系统的深人解析有赖于 结合硬件压缩、新型图像处理架构、高速模数混合系统 生物、物理、化学、材料、电子、信息等多学科最前沿建模仿真和高速数据接口等新型技术手段，开发集成实 技术的交汇融合。 时压缩、高带宽大存储的图像采集存储系统。 中科院发挥多学科交又的优势，通过多个院属研究 这些新技术的开发和应用将突破脑功能研究的若干 所的紧密合作，协同攻关，针对脑功能联结研究的特点 技术瓶颈，推动神经科学领域的原创性发现。 开展技术研发与自主创新，包括：(1)新型神经电极阵 5.4全面推进脑科学与类脑智能深度融合 列制备技术。即在硅基金属电极和石墨烯纳米传感器的 脑科学和智能技术是科学界研究的热点，近年来 基础上，设计并研制具有高分辨率、高信噪比和生物亲 分别取得了很大成就，但是相互之间借鉴和交叉仍然较 和性的微电极阵列和石墨烯电极阵列，用于神经元集群 少。人工智能发展面临新的瓶颈，亟需从脑科学和神经 活动的记录。(2)神经活性物质电化学检测方法和系 科学获得启发，发展新的理论与方法，提高机器的智能 统。从发展高灵敏、高选择、抗污染和高稳定的电化学 水平：同时，智能技术发展也有助于脑科学取得进一步 活体传感。研发双模双向记录检测，对电化学、电生理 突破，类脑智能研究将为脑功能联结图谱研究提供仿真 和光遗传技术3个方面进行耦合，开展神经递质信息检 手段，以仿直系统与平台的方式支持脑功能联结图谱研 测方法和系统的研究。(3)用于生物光学成像的多波长 究的科学假设验证，并为脑功能联结图谱的研究成果提 中图每学汽院利751 院刊 751 面向未来的中国科学院脑科学与类脑智能研究 理，确定疾病早期诊断指标和干预靶点，为缓解脑疾病 所带来的社会负担作出重大贡献。 5.3 加强多学科交叉助推脑科学前沿研究 脑的各种高级功能是由极端复杂和高度动态的神经 联结体系执行和实现的，对这一系统的深入解析有赖于 生物、物理、化学、材料、电子、信息等多学科最前沿 技术的交汇融合。 中科院发挥多学科交叉的优势，通过多个院属研究 所的紧密合作，协同攻关，针对脑功能联结研究的特点 开展技术研发与自主创新，包括：（1）新型神经电极阵 列制备技术。即在硅基金属电极和石墨烯纳米传感器的 基础上，设计并研制具有高分辨率、高信噪比和生物亲 和性的微电极阵列和石墨烯电极阵列，用于神经元集群 活动的记录。（2）神经活性物质电化学检测方法和系 统。从发展高灵敏、高选择、抗污染和高稳定的电化学 活体传感，研发双模双向记录检测，对电化学、电生理 和光遗传技术 3 个方面进行耦合，开展神经递质信息检 测方法和系统的研究。（3）用于生物光学成像的多波长 超快激光技术。采用飞秒钛宝石激光器、参量振荡器并 结合腔内倍频，通过优化设计和自动调节获得适用于神 经生物学成像的宽调谐、大功率的飞秒激光系统。（4） 面向神经生物学研究的研制超高速图像采集存储系统。 结合硬件压缩、新型图像处理架构、高速模数混合系统 建模仿真和高速数据接口等新型技术手段，开发集成实 时压缩、高带宽大存储的图像采集存储系统。 这些新技术的开发和应用将突破脑功能研究的若干 技术瓶颈，推动神经科学领域的原创性发现。 5.4 全面推进脑科学与类脑智能深度融合 脑科学和智能技术是科学界研究的热点，近年来 分别取得了很大成就，但是相互之间借鉴和交叉仍然较 少。人工智能发展面临新的瓶颈，亟需从脑科学和神经 科学获得启发，发展新的理论与方法，提高机器的智能 水平；同时，智能技术发展也有助于脑科学取得进一步 突破，类脑智能研究将为脑功能联结图谱研究提供仿真 手段，以仿真系统与平台的方式支持脑功能联结图谱研 究的科学假设验证，并为脑功能联结图谱的研究成果提 多尺度线路图 功能破译 认知思维 同步活动 突触传递 信号转导 功能网络 区域联结 神经回路 分子构架 脑功能联结图谱研究关键技术 特异性脑功能光控技术 病毒示踪技术 超高分辨率成像技术 脑运算新理论模型 感知觉联结图谱 情绪功能联结图谱 学习记忆功能联结图谱 抉择功能联结图谱 图 2 中科院脑功能联结图谱整体技术路线图