基础脑科学

从「细胞图谱」迈向「功能连接组」——结构与功能首次大规模对齐。诊断(血液生物标志物)商业化快于治疗;细胞替代疗法证明安全、疗效待证。

人脑细胞图谱与连接组里程碑

ATLAS & CONNECTOME

连接组学正从「绘制地图」迈向「揭示机制」:电镜重建把结构看得越来越清,而 MICrONS 首次把结构与活体功能数据共配准——这正是脑科学走向机制理解的关键转折。

2023.10 · BICCN 人脑细胞图谱
Science 21 篇组文:识别 >3,000 种细胞类型
源自 >50 万个细胞的系统普查;后继 BICAN 计划由 Allen Institute 牵头,迈向全脑尺度的参考图谱。这是「人脑零件清单」的首次系统编目。
2024.5 · H01 人脑皮层片段
Science|Google × Harvard,约 1mm³ 颞叶 → 1.4PB
重建约 5.7 万个细胞、约 1.5 亿个突触,是迄今最大的人脑皮层电镜重建——但仍仅相当于全脑体积的约百万分之一,凸显全脑连接组的尺度鸿沟。
2024.10 · FlyWire 果蝇全脑连接组
Nature|首个成年果蝇完整连接组
139,255 个神经元、>5,000 万个突触、8,453 种细胞类型(其中 4,581 种为全新类型)。首个完整动物全脑「接线图」,为机制建模提供完整底图。
2025.4 · MICrONS 小鼠视皮层
Nature|1mm³ 内重建 >20 万个细胞、约 5.2 亿个突触
并与双光子钙成像功能数据共配准——独特地将结构与功能联系起来,是「结构-功能首次大规模对齐」的标志性成果。
已重建突触规模对比 单位:突触数(横轴为对数刻度) 10⁷ 10⁸ 10⁹ 10¹⁰ 突触数(对数) FlyWire 果蝇 ≈ 5,000 万 H01 人脑皮层 ≈ 1.5 亿 MICrONS 小鼠 ≈ 5.2 亿

横轴为对数刻度:每格代表 10 倍。三者均为局部 / 单物种重建,距完整人脑连接组(约 10¹⁴ 量级突触)仍有数个数量级差距。

FlyWire 果蝇全脑(约 5,000 万) H01 人脑皮层片段(约 1.5 亿) MICrONS 小鼠视皮层(约 5.2 亿)
领域成熟信号

电子显微镜连接组学(electron-microscopy connectomics)获评 Nature Methods「2025 年度方法」——这标志着该领域已从少数实验室的探索走向方法学成熟,结构-功能联合分析正成为系统神经科学的主流范式。

神经退行性疾病:诊断先行、治疗渐进

NEURODEGENERATION

两大方向呈现同一规律:诊断侧(血液 / 体液生物标志物)已率先获批、走向临床商用;治疗侧仍是渐进式延缓而非逆转,细胞替代疗法安全性已立、疗效尚待对照试验证实。

阿尔茨海默病 AD
抗淀粉样抗体
血浆生物标志物
  • Lecanemab(Leqembi):CLARITY-AD 18 个月 CDR-SB 减缓 27%(NEJM 2023),已获 FDA 正式批准。
  • Donanemab(Kisunla):TRAILBLAZER-ALZ 2 iADRS 减缓 35%(JAMA 2023);2024.7 FDA 全面批准,2025 更新滴定标签以降低 ARIA-E 风险。
  • 血浆 p-tau217(Lumipulse 血浆比值):2025.5 获 FDA 清除——首个 AD 病理血检,AUC 0.93–0.96
判断

抗淀粉样抗体延缓临床进展 27–35%(为「延缓」而非逆转);ARIA(淀粉样相关影像异常)风险与「淀粉样假说」机制争议仍在,需结合个体风险审慎用药。

帕金森病 PD
种子扩增诊断
细胞替代疗法
  • α-突触核蛋白种子扩增(αSyn-SAA):PPMI 队列敏感度 88%、特异度 96%(Lancet Neurology 2023);2024 获 FDA 支持信。
  • GLP-1 受体激动剂:Exenatide 三期(194 例)2025 显示无获益,Lixisenatide 二期仅微弱获益——整体降温。
  • 细胞替代疗法重大进展:Bemdaneprocel(hESC 多巴胺前体)一期 12 例,18 个月安全、移植存活、运动改善(Nature 2025.5);iPSC 路线同步发表。
共识

细胞替代疗法的安全性已立(无致瘤、移植细胞存活、运动评分改善信号),但疗效尚待大样本随机对照试验确认;GLP-1 神经保护路线在 PD 上整体降温。

AD 抗淀粉样抗体:临床进展延缓幅度 0 10 20 30 40 50 延缓幅度(%) 27% Lecanemab CDR-SB · NEJM 35% Donanemab iADRS · JAMA 诊断准确度(生物标志物) AD · 血浆 p-tau217 AUC(曲线下面积) 0.93–0.96 2025.5 获 FDA 清除 · 首个 AD 病理血检 PD · α-突触核蛋白 SAA 敏感度 88% 特异度 96% PPMI 队列 · Lancet Neurology · 2024 FDA 支持信

关键限定:抗体疗效 27–35% 为临床进展的「延缓」幅度,并非逆转或治愈;诊断侧准确度(AD AUC 0.93–0.96 / PD 敏感 88% 特异 96%)已支撑商业化落地。

Lecanemab 27% Donanemab 35% 诊断准确度(独立于疗效)

类脑器官、器官智能与系统神经科学

ORGANOIDS & FRONTIERS

最具想象力也最具争议的前沿:类脑器官从「移植整合」走向「多区组装体」,并被用作低能耗计算单元;大规模记录工具支撑结构-功能对齐;伦理治理首次进入国家级框架。

类脑器官移植与组装体

Pasça 实验室将人皮层类器官移植入新生大鼠皮层后,体积增长约 9 倍并实现功能整合(Nature 2022)。2024–2025 转向 3–4 区组装体(皮层-脊髓-肌肉),用于建模神经发育疾病——从「单一类器官」迈向「可通信的多区回路」。

器官智能「Brainoware」

Nature Electronics 2023.12:以人脑类器官作为「水库计算」(reservoir computing)单元,实现无监督学习、非线性方程预测与语音识别,能耗极低。生物计算从概念走向可测的原型。

大规模记录工具 Neuropixels 2.0

>5,000 个记录点、四柄(four-shank)结构,可在自由活动动物中稳定追踪同一批神经元达数周至数月——这正是 MICrONS 实现结构-功能对齐所依赖的功能记录基础设施。

伦理与治理

核心争议在于:类器官是否可能获得意识或道德地位。中国于 2025.4 发布《人类类器官研究伦理指引》——首个明确涵盖脑类器官的国家级框架,为该前沿设定可操作的治理边界。

类脑器官的能力演进:从单一移植到多区可通信回路 移植整合 皮层类器官入鼠脑 体积 ×9 · Nature 2022 器官智能 水库计算 / 学习 Brainoware · 2023.12 多区组装体 皮层-脊髓-肌肉 3–4 区 · 2024–2025

示意图:研究范式由「单一类器官」逐步走向「多区可通信回路」,建模能力随之提升;纵向贯穿全程的核心约束是意识 / 道德地位的伦理边界。

治理里程碑

中国 2025.4 发布《人类类器官研究伦理指引》,是首个明确涵盖脑类器官的国家级框架。随着「器官智能」与「多区组装体」推进,「类器官是否可能获得意识或道德地位」已从哲学思辨转为需要前置治理的现实议题。