探秘“終極疆域”
，國產科研大裝備賦能中國腦計劃

在上海科技大學生物醫學工程學院地下一層，一台國產科研大配備——高度定製、用於腦科學前沿根底研討的3.0T磁共振體係，正在收集誌願者的腦印象。

正在收集誌願者圖像的國產科研大配備(受訪者供圖)

這是國家科技立異2030-“腦科學與類腦研討”zhongdaxiangmudeyibufen。chanxueyanyisifangxieshougongjian，shoucishiyongguochangaoduancigongzhenfunengwoguonaofangan，jiangzhizuowoguoshougeyingyouerdongtainaotupuhefayuguidao，weierkelinchuang、類腦與人工智能等科技前沿供給根底支撐，推進國產科研大配備產業包圍與展開。

首次給我國嬰幼兒的大腦“畫地圖”

對人類大腦的研討，被稱作是自然科學的“終極邊境”。

“根據世界衛生組織《全球疾病負擔研討》顯示

，在全球範圍內，5歲以下嬰幼兒中平均每49.5人就有1人患有腦相關疾病
，如自閉症
、多動症
、發育障礙等;在我國，早產兒篩查異常率高達18%。但是
，科學家們對這些疾病的發病原因、如何早發現早治療，都一知半解。”上海科技大學生物醫學工程學院嬰幼兒腦發育印象實驗室主任張寒說。

作為上述大科學方案的一部分，“嬰幼兒腦發育行列”項目近來在上海科技大學正式開題，將聚集嬰幼兒早期發育階段大腦結構
、功用、聯接的重大改變，建設我國首個0至6歲正常發育嬰幼兒聚合穿插大行列，製作我國首個嬰幼兒動態腦圖譜和發育軌道，並展開前沿技能和發育機製研討。

與成年人發育老練的大腦不同，新生兒出生第1年大腦發育速度極快
，大腦容量和形態特征快速改變

，這對數據收集

、成cheng像xiang技ji能neng和he數shu據ju分fen析xi技ji能neng均jun提ti出chu了le更geng高gao要yao求qiu。哪na怕pa此ci前qian已yi經jing積ji累lei了le很hen多duo研yan討tao，但dan根gen據ju成cheng人ren大da腦nao的de技ji能neng對dui嬰ying幼you兒er大da腦nao圖tu像xiang的de適shi用yong性xing也ye十shi分fen有you限xian。

精準的丈量和分析嬰幼兒早期腦發育圖譜和發育軌道，可認為早期識別確診乃至治療嬰幼兒相關疾病供給要害依據。

“醫生經過行為測試，大約在2歲左右可以識別出自閉症兒童，但此時進行治療幹涉已經錯過了‘黃金治療期’。咱們期望經過腦發育的根底研討，更早識別、治療這些‘未解之病’，造福更多家庭。”張寒說。

國產大配備與國家前沿科學研討雙向“賦能”

近1000億個神經元和100萬億個聯接……研(yan)討(tao)人(ren)腦(nao)
，高(gao)清(qing)圖(tu)像(xiang)的(de)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)是(shi)根(gen)底(di)條(tiao)件(jian)，研(yan)討(tao)嬰(ying)幼(you)兒(er)的(de)腦(nao)部(bu)發(fa)育(yu)更(geng)非(fei)易(yi)事(shi)。嬰(ying)幼(you)兒(er)易(yi)動(dong)
，無(wu)法(fa)忍(ren)耐(nai)磁(ci)共(gong)振(zhen)的(de)噪(zao)聲(sheng)和(he)長(chang)期(qi)掃(sao)描(miao)，往(wang)往(wang)隻(zhi)要(yao)在(zai)睡(shui)眠(mian)狀(zhuang)態(tai)才(cai)有(you)可(ke)能(neng)收(shou)集(ji)到(dao)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)。

“咱們引入了國產科研大配備——3.0T磁共振uMR890進行全方位掃描
，配備搭載了根據人工智能技能的uAIFI‘類腦’渠道
，不隻圖像高清，還可將掃描時間節約約44%，腦結構成像噪聲下降約28%至34%，極大提高了嬰幼兒腦印象數據收集效率和成像質量。”張寒說。

記ji者zhe在zai這zhe台tai定ding製zhi化hua的de國guo產chan科ke研yan大da配pei備bei上shang看kan到dao，為wei適shi應ying兒er童tong的de生sheng理li和he心xin理li特te點dian
，體ti係xi多duo個ge軟ruan硬ying件jian都dou做zuo了le個ge性xing化hua的de調tiao整zheng。來lai自zi聯lian影ying醫yi療liao的de研yan發fa工gong程cheng師shi團tuan隊dui，簡jian直zhi每mei天tian都dou和he科ke學xue家jia們men待dai在zai一yi起qi，第di一yi時shi間jian呼hu應ying科ke研yan需xu求qiu，隨sui時shi進jin行xing設she備bei的de調tiao整zheng和he升sheng級ji。

“成人掃描磁共振所使用的線圈對嬰幼兒來說尺寸過大
，咱們就第一時間開發了嬰幼兒頭頸脊柱聯合線圈，把線圈內徑從26厘米削減到合適嬰幼兒體型的18limi
，xianquangengyanmitiehechengxiangquyu，saomiaotuxianggengmingxi。weilerangkeyanrenyuanshoujishujugengbianli，zanmenrangxianquanzhouxiangfugaifanweigengda，zheyangsaomiaoguochengzhongbuxuyaoyidongyingerhuoxugenghuansaomiaoxianquanjiunengyicixingwanchengsaomiao。”聯影醫療董事長張強說。

產業配備儀器和根底科學“無縫”聯接
，是一種雙向“賦能”。據介紹
，這一前沿研討項目
，不隻聚集“0至1”的原始立異，還將繼續聯手高端醫療配備產業公司
，共同開發適用於腦智發育研討的智能化、高性能的成像設備和渠道，處理要害中心技能問題。

“技ji能neng的de展zhan開kai與yu前qian沿yan科ke學xue研yan討tao的de進jin步bu是shi相xiang得de益yi彰zhang的de，在zai國guo家jia重zhong大da前qian沿yan科ke研yan項xiang目mu中zhong，咱zan們men既ji要yao研yan討tao處chu理li各ge種zhong科ke學xue問wen題ti
，也ye要yao帶dai動dong國guo產chan設she備bei中zhong心xin技ji能neng的de展zhan開kai和he打da破po
，雙shuang向xiang‘賦能’。”上海科技大學教授、生物醫學工程學院創始院長沈定剛說。

探索產學研醫四方攜手攻堅

長期以來
，高場磁共振醫學印象設備的部件和整機製造被外企壟斷;國產高端設備支持前沿科學領域研討，更是難上加難。此次使用的3.0T磁共振科研配備，因全麵掌握這一領域的中心部件技能
，曾獲2020年度國家科技進步獎一等獎。

“從根底立異的最早一公裏走到產業落地的最終一公裏，再從產業技能反哺根底研討，最重要的是產學研醫四方的攜手，企業與高校、新型研發組織、醫院深度協作

，跨部門、跨行業、跨區域進行協同立異。”張強說。

“咱們很期望這個形式可以複製。”上海市科委根底研討處處長宋揚說。2021年，上海市科委牽頭，正式啟動“探索者方案”
，引導和鼓勵有條件的重點企業出資與政府聯合建立科研方案，重點聚集集成電路、生物醫藥、人工智能三大重點產業在展開中的重要科學問題和要害技能難題，采用“揭榜掛帥”的方式，推進自主立異。

“人腦的運作機理是什麼?特定腦疾病是產生什麼病變引起的?人腦的結構如何為人工智能算法賦能?這是我國腦方案的特征。”沈(shen)定(ding)剛(gang)說(shuo)
，期(qi)望(wang)經(jing)過(guo)研(yan)討(tao)
，不(bu)隻(zhi)可(ke)以(yi)在(zai)腦(nao)科(ke)學(xue)領(ling)域(yu)取(qu)得(de)激(ji)動(dong)人(ren)心(xin)的(de)發(fa)現(xian)，還(hai)能(neng)為(wei)國(guo)產(chan)大(da)配(pei)備(bei)實(shi)現(xian)中(zhong)心(xin)要(yao)害(hai)技(ji)能(neng)的(de)自(zi)主(zhu)可(ke)控(kong)供(gong)給(gei)關(guan)鍵(jian)，形(xing)成(cheng)獨(du)一(yi)無(wu)二(er)的(de)“我國腦方案”。