今天，美国美国国家卫生研究院（NIH）宣布启动两个变革性的项目：脑细胞图谱网络（The BRAIN Initiative® Cell Atlas Network | BICAN)以及脑细胞精确访问设备（Armamentarium for Precision Brain Cell Access），这两个重大项目被认为是美国脑计划的2.0版本！
脑细胞图谱网络项目将绘制人类及动物大脑细胞及回路。在未来五年中，该项目工程将获得5亿美元的支持。脑细胞精确访问设备项目将利用脑细胞数据和前沿工具，让科学家能够“访问”特定的大脑细胞及神经回路。该项目将在未来三年获得3600万美元的支持。
此次美国脑科学2.0项目的源头可追溯到2013年，当年时任美国总统奥巴马发起脑科学计划（BRAIN Initiative），以促进对大脑和大脑疾病的认知，提高大脑健康水平。
美国脑科学计划最初是从关注工具开始。之后，美国脑科学计划发起了大脑细胞普查网络项目，并发表了大量论文。
这些研究结合了数百万个细胞的遗传特征、形状、位置和电活动的数据，确定小鼠、狨猴和人类初级运动皮层（协调运动）的 100 多种细胞类型。
参与大脑细胞普查网络项目的数百名研究人员目前正在完成对老鼠大脑其余部分的细胞普查。等项目全部结束，它有望成为神经科学圈广泛使用的免费资源。在耗资数十亿美元、做了大量前期研究工作后，美国提出最雄心勃勃的脑科学2.0计划：绘制世界上最全面的人类大脑细胞图谱。
上图展示的就是美国脑科学1.0和2.0计划的区别。NIH的BRAIN项目主任John Ngai说，BICAN将改变我们世世代代进行神经科学研究的方式。
Ngai希望BICAN能全面研究几百个人类大脑，尽管研究人员才刚刚开始研究细节。Ngai说：采样和覆盖范围将是一个非常非常大的讨论话题。而今天宣布的另一个项目——脑细胞精确访问设备项目将利用新的脑细胞普查数据和先进的技术，为科学家创建工具包。比如，科研人员开发病毒载体和脂质纳米颗粒，它们将锁定并在基因上调整特定类型的脑细胞。
脂质纳米颗粒在生命科学领域的应用有了这个工具包，科学家们就能探究包括实验室动物和人体组织标本在内的模型系统中的特定脑细胞和神经回路，从而帮助科学家研究细胞功能并开发疾病治疗方法。
这些大型项目，连同脑科学计划后续的跨尺度连接网络项目(BRAIN CONNECTS，专注于追踪哺乳动物大脑中的接线图，预计明年初，它将得到为期5年的3000万美元资助)，有望改变神经科学研究，阐明控制行为回路基础的基本原理，并为人类大脑疾病的治疗提供新方法。到目前为止，美国NIH在脑科学计划项目上总共投入了25亿美元，预计到2026年底将达到52亿美元。
此外，在大脑上的研究，美国大科技公司也投入不少精力，比如谷歌公司。2019年，谷歌首次成功重建了果蝇大脑神经元的3D模型。研究人员通过Flood-Filling Network算法和TPU芯片，将果蝇大脑切分成数千个40纳米的超薄切片。
并且使用透射电子显微镜生成每个切片的图像，产生了40万亿像素以上的果蝇大脑影像，然后将2D图像排列对齐形成完整果蝇大脑的3D图像。
40万亿像素下的果蝇大脑重建紧接着2020年，谷歌公布了果蝇半脑连接组，绘制的图像涵盖了25000个神经元，按体积计算，大约占果蝇大脑的三分之一。
2021年，谷歌发布了最新的H01数据集，这是一个 1.4 PB 的人类脑组织小样本渲染图。这也是第一个大规模研究人类大脑皮层的突触连接性的样本，这种连接性跨越了大脑皮层中所有层面的多种细胞类型。
从政府机构到企业，脑计划研究的不断推进，将帮助破解更多的人类大脑奥秘，同时也激励着年轻的学生和学者投身于脑科学的研究中去！
参考资料：
https://www.science.org/content/article/nihs-brain-initiative-puts-dollar500-million-creating-detailed-ever-human-brain-atlas
https://www.nimh.nih.gov/news/science-news/2022/nih-brain-initiative-launches-projects-to-develop-cell-atlases-and-molecular-tools-for-cell-access
【竞赛报名/项目咨询请加微信：mollywei007】
