脑空间信息学团队

团队负责人：

骆清铭 教授

中国科学院院士，中国医学科学院学部委员，海南大学校长，海南省科协主席，教育部高校生物医学工程类专业教指委主任。曾当选国际医学与生物工程学院（IAMBE）、美国医学与生物工程院（AIMBE）、国际光学工程学会（SPIE）、英国工程技术学会（IET）、美国光学学会（Optica）和中国光学学会(COS) Fellow。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1106/1110.htm

团队介绍：

团队围绕当前脑科学与类脑智能的重大需求，面向高级认知功能的神经环路原理解析、脑重大疾病的诊断和治疗、脑机接口和类脑计算等关键科学问题开展研究。致力于1）研发基于形态和组学空间信息的细胞分型全脑测绘系统，使用最接近人类的非人灵长类等动物模型，在单细胞分辨率水平绘制具有神经元类型特异性的全脑联结图谱；2）开展大脑类器官疾病模型及应用系统、大脑类器官临床替代应用示范系统、类脑智能混合系统等研发，为临床脑疾病诊治和个性化医疗提供科学基础和技术示范；3）利用时空域精准的脑电信号记录来捕捉神经元网络层面的动态机制，对脑功能结构及脑疾病病理进行更深层次的诠释，推动类脑智能的发展。

团队成员介绍：

李向宁 教授

博士生导师，华中科技大学苏州脑空间信息研究院生物平台主任，中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会副主任委员。2007年毕业于华中科技大学，获生物医学工程专业博士学位。从事神经环路结构、功能与病理机制研究。1)致力于开发适用于大体积生物组织的样本处理策略，探索啮齿类、灵长类整体器官结构和组织模式；2)结合显微光学切片成像、光电联合刺激、类器官等技术，在介观水平解析学习与记忆的神经环路基础、神经退行性疾病机制等。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1106/2751.htm

王小俊 研究员（高聘）

硕士生导师，华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学专业博士，美国冷泉港实验室访问学生，华中科技大学光学工程博士后。从事单神经元精细解剖结构成像方法和应用研究，致力于发展前沿组织标记、包埋、成像和三维分析技术，揭示大脑感觉系统的神经元细胞类型（或亚型）、回路连接和功能机理等基础神经科学问题。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1106/2291.htm

胡佳希 研究员

硕士生导师，中国科学技术大学生命科学与医学部完成硕博连读，取得博士学位，神经生物学专业。博士期间从事哺乳动物非成像视觉及相关神经环路的研究。短期研究方向：从事神经环路结构与功能研究。结合显微光学切片成像、光遗传、电生理等技术，精细解析哺乳动物感知觉系统的神经元亚型以及神经环路机制。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1106/2541.htm

肖驰 副教授

硕士生导师，中国科学院自动化研究所模式识别与智能系统专业博士。从事生物医学影像和人工智能等方面的研究，现在致力于海量大脑三维显微成像数据的处理与分析等研究工作。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1107/2345.htm

任淼

海南大学生物医学工程学院讲师。2019年9月毕业于华中科技大学武汉光电国家研究中心，获生物医学工程博士学位；2019年11月至2023年11月于海南大学生物医学工程学院进行博士后研究，从事多色荧光标记组织制备方法及全脑神经环路联接模式研究。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1108/4691.htm

张立定 博士后

2023年6月博士毕业于华中科技大学武汉光电国家研究中心，在骆海明教授的指导下从事阿尔兹海默病诊断与靶向治疗方面的研究，获生物医学光子学博士学位。

个人介绍：https://bme.hainanu.edu.cn/info/1131/3471.htm

科研工作展示：

团队提出了全脑定位系统（Brain-wide Positioning System，BPS）的全自动显微成像方法，可以在单细胞水平解析和定位全脑神经形态，为研究者提供了一种精准分析介观尺度甚至微观尺度神经解剖结构的工具。该方法主要包括两种新技术：在全脑成像的同时进行细胞构筑的实时染色；具有宽场大容积层析成像特点的高通量多通道全脑显微成像系统。这一方法有望加速未来细胞水平的脑连接图谱研究，实现从二维图谱向精准个性化的三维图谱发展，将助力细胞类型、环路连接等方面的研究。该项研究成果在《自然·通讯》（Nature Communications）学术期刊上发表。

图1. 全脑定位系统基本原理。(a) 数据采集流程，(b)细胞实时染色示意图

图2. Thy1-GFP M系小鼠全脑双色成像图（包含GFP标记的神经元和PI染色的细胞结构）

图3. Thy1-GFP M系小鼠barrel脑区锥体神经元的定位与重建结果

团队在《自然神经科学》（Nature Neuroscience）学术期刊上发表了题为“A whole-brain map of long-range inputs to GABAergic interneurons in the mouse medial prefrontal cortex”的文章，详细描绘了小鼠内侧前额叶皮层γ-氨基丁酸（GABA）能神经元长程输入环路的全脑图谱。团队采用自主研发的荧光显微光学切片断层成像技术(fluorescent micro-optical sectioning tomography, fMOST)，结合逆行跨一级病毒示踪方法，建立了迄今最详尽的小鼠内侧前额叶特定类型神经元的全脑长程输入图谱。该图谱不仅包括内侧前额叶特定类型神经元的上游输入神经元的分布（在哪儿），还包括了这些输入神经元的递质类型和形态特征（长什么样）、以及共投射脑区信息等（和谁联系）等。该图谱为研究和模拟内侧前额叶所在环路的功能奠定了单细胞分辨的解剖学基础，基于靶向脑区及共投射脑区的分类方法，也为环路的组织模式和神经元分类研究开拓了新的思路。

图4 使用fMOST技术结合RV病毒逆行示踪法，解析内侧前额叶不同GABA能神经元的输入神经元的全脑分布、上游输入神经元新类型和新环路

图5海马锥体神经元直接输入到mPFC中GABA能神经元的形态学特征展示