从2.2克微型成像探头,到一体化闭环脑机接口,这条学科交叉与仪器自主创新的道路,它的起点在十多年前,也是未来十多年我要追寻的方向。对我而言,每一项重大科研任务,每一次关键技术突破,都让我更多地领略到生命之美。
程和平打破壁垒的活体“读脑”利器
我的学术生涯,是一段深耕学科交叉的实践历程。早年在北大求学时,我的导师曾叮嘱:做研究早年一定要吃透一门专长,同时掌握两门关联学科,在此基础上再广泛拓展知识边界。这套治学理念,奠定了我数十年科研道路的坚实基础。
在博士阶段的研究中,我取得了科研生涯的第一个标志性成果。我和团队利用自主改造的二手共聚焦显微镜,发现并命名了细胞内钙信号的最小功能单位——“钙火花”。1993年,这项原创成果发表于国际顶刊Science;2004 年,该论文被学界誉为百年以来心肌研究领域十大里程碑论文之一。
归国后,我深切感受到国家与时代的召唤:要做从零到一的源头创新,需要有自主研发的独门利器,而高端生命科学仪器自主创制正是我国原始创新的关键短板。2014年,我牵头获批国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项,组建了跨学科、跨机构的攻关队伍,奋战多年,最终成功研制出重量仅为2.2克的微型双光子成像探头;将其佩戴于小动物头部,可对其自由运动时大脑内成百上千个神经元开展实时动态成像。这项成果入选“2017年中国科学十大进展”,并获评Nature Methods 2018年度重大方法学突破。
向脑机接口的“珠峰”持续攀登
脑科学研究可归纳为“读、释、写、仿”四大核心方向。目前,我们自研的成像装备已初步完成“读”的技术落地。在此基础上,我们需要进一步实现“释”,即解析海量神经数据,挖掘信号背后对应的心理参数、行为意图与语义逻辑。而“写”则是通过外部信号对大脑神经活动进行精准、可控的干预调控。
我给自己定下了未来十年的核心目标:攀登脑机接口领域的“珠峰”,它的峰顶,就是打造集“读、释、写、仿”于一体的闭环脑机系统。当然,这个目标无法一蹴而就,如同登山探险一般,需要循序渐进、爬坡过坎。期望用十年左右的时间实现整套体系的核心突破。
具体而言,当前我们正处于动物大脑活体观测阶段;下一阶段的核心任务是高精度神经信号解码,并同步匹配行为学数据;随后,我们将搭建脑信号实时反馈闭环,这一环节离不开专用神经芯片的技术支撑;远期,还要将数字脑仿真、脑类器官研究与真实大脑结构数据深度融合,探索“仿”的边界。
与之相关的,我们团队此前12年完成了一个意义重大的大科学工程——主持建成国家“十四五”重大科技基础设施“多模态跨尺度生物医学成像设施”。我将这座大科学装置命名为“生命观象台”,它实现了从分子到人、全景式观测生命的结构与过程。我们将依托这件国之重器,持续迭代自主研发的成像装备,融合光、电、磁、声多模态探测技术,推动实现神经信号“读写闭环”。未来十年,期待“脑机交互”“脑际交互”的梦想化为现实。让我们拭目以待。
近日,全国教育信创与密码行业产教融合共同体成立大会及新疆职业院校产教融合人才培养论坛于在乌鲁木齐举办。 航天 69.3%的实验室获得性感染由程序性错误引起。大多数是操作失误或针头伤害。许多实验室失误归根到底是人为错误,这可能 ·“由于猫只在很短的时间内排出生物体,因此人类通过与它们一起生活的猫接触而感染弓形虫的机会相对较小。也就是 近日,“张雪峰称文科都是服务业”这一词条引发网友关注与热议。此前,“考研名师”张雪峰还说过,即使把孩子打晕,也 编者按 世界在变,变化中不断积蓄着突破的力量。局势纵横看似山重水复,历史规律昭示未来终将柳暗花明。2023年与我们挥 即使在新冠疫情期间接种了数十亿剂疫苗后,信使核糖核酸(mRNA)疫苗仍令人惊讶。近日,《自然》发表的一项研究表明,mRNA疫苗可 。本文链接:从2.2克微型探头到未来脑机接口http://www.sushuapos.com/show-11-37167-0.html
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