狨猴全脑图谱的应用
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人类能思考的原因
记者 徐萌
通讯员 谢雯艳 冯顺意 赵茗萱 田雨心
人脑不过3斤重，却是宇宙间已知最复杂的东西。
人类为什么能思考“我是谁”？这个问题困扰了学界近百年。前不久，国际顶尖学术期刊《科学》在线发表了一项来自中国团队的重大突破，杭州华大生命科学研究院联合国内外多家科研机构，用一只天生会“轮流说话”的狨猴，回答了这个问题。
全球首张狨猴全脑图谱问世
狨猴是一种体形小巧的灵长类动物，有着复杂的社会交流行为：你叫一声，它回一声，会互相学习鸣叫。正是这种“高阶聊天”的能力，让它成了研究人类语言和社交的理想模型。
为了看清狨猴大脑里到底发生了什么，研究团队把三样“神器”拧成了一股绳。
第一样是神经影像磁共振，好比一场功能性的“直播”，可以实时看到大脑的活动。
第二样是华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq，相当于一个超高精度的“显微镜”，像导航软件放大实景一样，能精准锁定每个脑细胞在空间里哪个基因打开了，哪个基因关上了。
第三样是单细胞测序技术，研究团队用它精准解析了超过49万个细胞的转录组信息。
在这三样“神器”的帮助下，人类历史上第一个狨猴全脑单细胞多模态图谱诞生了。
为什么选狨猴？
猕猴不是离人类更近吗？为什么选狨猴？
华大生命科学研究院脑科学首席科学家刘石平解释，虽然猕猴在进化树上离人更近，但在听觉皮层的分子特征上，狨猴反而更像人。
狨猴“会聊天”。为了支撑高阶的社交沟通，狨猴大脑演化出了一整套跟人类高度共享的机制：听觉怎么处理、发声怎么调控、基因怎么排、细胞怎么铺，重合度极高。
在他看来，“研究狨猴的大脑，就相当于给破解人类大脑奥秘打开了一扇新大门，等于为研究人类大脑找了一个“近亲替身”。
刘石平说，以前研究脑疾病，像是在黑屋里摸索，现在有了这把“尺子”，自闭症、言语发育障碍、精神分裂症、阿尔茨海默病等脑疾病，都有了全新的诊断和干预靶点。
这张图谱，甚至为类脑计算和人工智能，画出了一份来自生命演化的“天然设计图”。
这张图有多厉害？
以前的脑图谱，画到“脑区”就很厉害了，精度好比看地图只能看清街道。而这张新图谱直接画到了“细胞”级别，精度提升了3个数量级，每一个脑细胞都标得明明白白。100多人耗时4年，才拼出了这张图。
这张图揭示了一个惊人的发现。
在大脑皮层的两端，有两股完全相反的分子“音浪”。一头叫Pr级，负责接收视觉、听觉、体感等外界信号，好比信息的“输入口”。另一头叫Al级，是演化上极其古老的“边缘皮层”，管的是嗅觉和本能。
“通过华大自主研发的单细胞技术，我们首次在全脑皮层的两个区域看到了这两股音浪的逆向传输：一股从丘脑皮层向基底节减弱，另一股从枕叶皮层向枕叶减弱。这是前所未有的发现。”
“它揭示了大脑‘边缘皮层’和‘内容皮层’的根本来源。”刘石平解释，人类之所以能产生抽象思维和高级决策，进化上就靠这两股皮层的“碰撞”。而思考‘我是谁’的联合皮层，正是它们相互作用的结果。”
研究团队把这条规律命名为“Pr-Al对立分子梯度轴”，它不光存在于大脑皮层，还贯穿了丘脑、纹状体等全脑区域，就像一套交响乐的总谱。
这一发现，首次从分子层面回答了“高级联合皮层从哪来”的关键问题，统一了学界关于大脑皮层演化近百年来的“双重起源假说”和“锚点假说”两大对立理论。
西湖区像一位“顾问”
在杭州紫金港科技城，华大生命科学研究院的几栋灰白楼宇围出了一个安静的院落。记者在这里见到了刘石平。
他穿着一件蓝色运动衫、中裤和一双慢跑鞋。
“刚从广东飞回来，还没缓过来。”记者跟着他来到最里间的办公室，桌上摆着狨猴脑模型。他随手拿起模型，敲了敲额叶：“脑科学，星辰大海不在远方，而藏于颅骨之内。”
刘石平是湖南隆回人，在华南理工上大学时学的是物理。大三那年，他拎着行李去了深圳华大，大四就在研究寄生虫基因组、血吸虫基因组。后来研究北极熊、肝癌、肿瘤，2018年一头扎进了脑科学。
“有一次去北京开脑计划会，人家问华大能干吗，电生理没条件，做心理没基础。我们想了半天，就干最擅长的：用组学给大脑画细胞地图。反正都是拆东西，以前拆原子，现在拆神经元，本质差不多。”他说。
一拆就拆到了2021年，正式进入国家队，一篇接一篇研究成果登上了《科学》杂志。
2022年，刘石平把整个脑科学和AI团队从深圳搬到了杭州。他的新家在汽车北站边上，每天开车到单位十几分钟。
其实，华大和杭州早有联系。2002年，华大就在西湖边挂牌，当时，杭州市和西湖区给了一间房、一笔资金，团队刚把水稻基因组做完，上了《科学》封面。
刘石平说，西湖区的服务做得很细，九支专业服务队扎进一线，提供“顾问式、陪伴式、沉浸式”服务。政策对接、场地保障、资源连接、产业链协同，卡在哪就补到哪。
西湖区还牵线，让华大和浙大、西湖大学、国科大杭高院“绑”在一起，共建成果转化基地和博士后工作站。
前不久，中国云谷举办对接会，刘石平和医院、上下游企业聊怎么把脑图接进临床。“以前成果在书架上，现在得往货架上搬。”他说。
让基因开口说话
采访快结束时，刘石平翻出一张照片，是203号楼某间办公室的“初心墙”。最上面一行写着：MAKING DATA ALIVE。意思是：让数据活起来。
“这是我带团队攻关基因组基础模型Genos时写的一句话。”刘石平说，“我们做大数据分析的追求，就是利用AI让基因开口，告诉生命该往何处盛放。让数据说话，是最本分的坚持。”
从破解水稻基因组，到让基因开口告诉生命往哪长，再到如今用狨猴全脑地图解释“我是谁”的思考起源，杭州华大在西湖边，续写着“中国脑计划”。
20年前在西湖边测水稻，把主粮密码写进期刊。如今在同一个城市，他们让人类的大脑，第一次在单细胞级别上摊开了自己的“地图”。
制图 高薇