印度科学家发布ANCHOR：全球最详尽的人类脑干3D图谱

绘制大脑隐秘的控制中枢

一个多世纪以来，神经科学家研究人脑的方式颇像早期制图师绘制未知疆域：他们根据零散观察，逐步拼凑出一幅广阔的脑部图景。即便在今天，病理学家诊断阿尔茨海默病时，通常也只检查少量组织样本，而人脑约有860亿个神经元。这扇小小的观察窗口，让大脑的大部分区域仍不为人所见。

印度理工学院马德拉斯分校（IIT-M）的Sudha Gopalakrishnan脑科学中心（SGBC）科学家认为，他们在弥补这一空白方面迈出了重要一步。他们制作了据称是全球最详尽的人类脑干细胞分辨率3D图谱。该数字地图名为ANCHOR，是“人类脑干神经化学特征图谱及3D重建”（Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction）的简称。它让研究人员能够从整个大脑的MRI扫描一路观察到单个神经细胞，同时保留每个结构的精确位置。

这份图谱汇集了来自胎儿、儿童和成人大脑的500多张组织切片。八种称为免疫染色的化学标记有助于区分不同的神经化学细胞类型。最终图谱识别出脑干中200多个脑细胞簇和神经通路。与成本较高的分子图谱不同，ANCHOR基于高分辨率显微镜图像制作，使精细的细胞分辨率绘图成本更低，也更易于推广。

该项目在印度理工学院马德拉斯分校举行的第三届金砖国家神经科学研讨会2026上发布，政府、学术界和慈善领域的负责人出席了活动。此次发布既标志着一项科学里程碑，也体现了印度在全球神经科学领域日益增强的作用。

脑干为何仍是神经科学的最后前沿

脑干只占据大脑底部的一小部分，却维系着人的生命。它连接大脑与脊髓，调控呼吸、心跳、血压、睡眠、清醒、体温和运动。脑干内部微小细胞簇受损可能造成灾难性后果，但其结构密集，长期以来令详细绘图工作困难重重。

SGBC高级科学家、该项目主要研究人员之一Mihail Bota博士指出，脑干还通过脊髓充当大脑与身体其他部分之间至关重要的桥梁。它包含12对脑神经中的10对，并在自主功能、情绪调节和有目的的行为中发挥重要作用。

绘制这一区域尤为困难，因为数千个神经细胞和纤维通路紧密挤在狭小空间内。脑干的结构高度异质，不同的神经核团和控制中枢会在极短距离内出现或消失。由于无法对活体患者的脑干进行安全活检，研究人员必须依靠死后组织、薄切片、染色、成像和计算重建。这项缓慢而精细的工作限制了以往图谱的规模和细节程度。

科学家已对若干动物物种的大脑进行了极为细致的绘制，但人脑的图谱相对匮乏，因为人脑组织的详细研究并不多。每个人的大脑都独一无二，而伦理、技术和后勤方面的障碍也让大规模人脑研究难以开展。ANCHOR直接以人脑组织为基础，提供高分辨率参考图谱，有助于弥补这一空白。

构建ANCHOR：从500张切片到数字图谱

ANCHOR团队开发了一套高通量脑成像与计算平台，可将整个人脑转化为细胞分辨率的3D数据库。流程从捐赠的大脑采集后开始，组织处理必须在严格控制的时间窗口内完成。SGBC负责人Mohanasankar Sivaprakasam教授形容脑干大致呈胡萝卜状；脑干会被切成厚度仅为10至20微米的切片。一微米约为人类头发宽度的五分之一，因此每次切割都极其精细。

随后，切片经过化学和生物学处理，再进行数字化绘制和标注。先进的人工智能成像工具和高性能计算能够如此精确地对齐切片，从而在三维空间中重建原始脑干。约20名科学家花了18个月，手动分析200多张脑切片，并将MRI扫描、显微解剖结构和3D重建整合为一份图谱。

八种互补的免疫染色被叠加到组织切片上。这些化学标记如同滤镜，能够突出显示不同的神经化学细胞类型。最终形成的多模态资源整合了MRI、块面成像和细胞分辨率组织学。研究人员可以通过多种分辨率和染色方法检查脑干中的任意位置，揭示原本可能无法观察到的解剖和化学细节。

用于此类细胞分辨率绘图的大脑，必须在严格条件下采集和处理。团队需要制定专门流程，以保持组织完整性，并去除可能干扰成像的残留血液。这项工作需要神经科学家、神经解剖学家、组织学专家、成像专家和计算科学家共同参与。

连接全脑扫描与单个细胞之间的鸿沟

现代神经科学长期以来分属两个彼此独立的领域。MRI能够呈现整个大脑，却缺乏细胞层面的细节。显微镜可以显示单个细胞，但只能观察孤立的切片。切片与整体结构之间的空间关系往往会丢失。正因存在这一鸿沟，临床医生和研究人员无法将扫描图像中的大脑与显微镜下的大脑对应起来。

ANCHOR试图弥合这道鸿沟。用户可以从MRI所呈现的整个脑干逐级放大到单个神经元，同时保留它们精确的空间关系。这种整合正是该图谱的独特之处。它不只是一张解剖图，而是连接医学成像与细胞病理学的桥梁。

与SGBC团队合作的Rebecca Folkerth博士是一名神经病理学家，任职于哈佛医学院和纽约大学。三十多年来，她检查过数千个人脑。她将这项新资源形容为自己长期以来的职业梦想终于实现。

印度这个中心所创造的，基本上就是我职业生涯早期的梦想：让脑部扫描与大脑的显微解剖结构相对应。

塔塔基础研究院印度神经科学家Shubha Tole博士称该项目是工程学、神经科学和医学的“前所未有的整合”。她表示，这项计划让印度跻身国际舞台。

冷泉港实验室脑科学家Partha Mitra博士曾协助设计并建立印度理工学院马德拉斯分校的人脑组织学计划。他表示，详尽的脑图谱可能对神经系统疾病研究产生变革性影响，逐个细胞揭示受阿尔茨海默病或自闭症等疾病影响的大脑与健康大脑有何不同。

从帕金森病到中风：ANCHOR有望揭示什么

这份图谱不是诊断工具。它最大的价值在于帮助科学家提出新的问题。通过将健康脑干图谱与病变组织进行比较，研究人员或许能更好地了解帕金森病、中风、阿尔茨海默病以及婴儿猝死综合征（SIDS）等疾病。

帕金森病与黑质中逐渐丧失多巴胺神经细胞有关，黑质位于脑干内。中风会以尚未完全弄清的方式损伤组织。阿尔茨海默病则与脑干区域的变化有关。更精确的图谱或许能帮助神经外科医生更有把握地在大脑最精细的区域之一开展手术。

Folkerth博士以中风为例。她表示，该图谱发现了一些新特征，有望帮助医生保留虽已受损但尚未无法挽回的脑组织，从而可能改善患者预后。

Mitra博士还指出，ANCHOR这类图谱有助于解释包括新冠在内的感染如何引发长期神经损伤。由于脑干控制呼吸和觉醒等功能，了解病毒或炎症如何影响脑干细胞，可能为研究感染后疾病开辟新方向。

其他应用可能包括睡眠医学、发育障碍和年龄相关变化研究。脑干在胚胎发育早期便开始形成，并在胎儿仍处于子宫内时迅速建立关键神经连接。生命后期，一些脑干结构会开始丢失神经元。在识别疾病导致的异常之前，理解这些正常的发育和衰老变化至关重要。

开放科学、全球合作与金砖国家发布会

ANCHOR于2026年6月5日至7日在印度理工学院马德拉斯分校举行的第三届金砖国家神经科学研讨会上发布。研讨会汇聚了来自金砖国家的神经科学家、临床医生、学者和研究人员。印度政府首席科学顾问Ajay Kumar Sood教授以主宾身份出席发布会。出席者还包括Infosys联合创始人、SGBC重要支持者Kris Gopalakrishnan；印度理工学院马德拉斯分校校长V. Kamakoti教授；以及SGBC负责人Mohanasankar Sivaprakasam教授。

Sood教授在活动上致辞时表示，这些图谱有助于确定脑干病灶中受影响的特定细胞群，这对临床应用可能至关重要。他称该项目是神经生物学领域的一项重大成就，并称赞该中心实现了跨机构、跨国家和跨学科合作。

这是神经生物学领域的一项重大成就。这是一个整合MRI、组织学和详细化学结构的多模态框架。它将成为最详尽、最全面的人类脑干图谱，并以数字形式向公众开放。

该项目也依赖印度医疗机构提供组织。基督教医学院韦洛尔分校、基尔保克政府医学院、斯里·拉马钱德拉高等教育与研究学院以及MediScan Systems协助采集来自不同年龄和背景个体的大脑。医院、工程师和神经科学家之间的合作对图谱的制作至关重要。

研究人员已通过网站anchor.humanbrain.in向公众开放ANCHOR。开放获取是该项目设计的核心。团队希望这份图谱成为共享基础设施，而不是仅供内部使用的有限资源。

更大的使命：绘制覆盖生命历程与疾病状态的100个人脑图谱

ANCHOR是SGBC更广泛工作的一部分，中心致力于绘制覆盖不同生命阶段和神经系统疾病的人脑综合细胞分辨率图谱。2024年，中心发布了胎儿发育脑的详细图谱DHARANI。研究人员目前正在制作更多图谱，涵盖孕晚期、儿童早期以及各种神经系统疾病。

正在开展的项目之一，是绘制一份缺血性中风脑部的详细图谱，团队预计将在未来一年内发布。中心计划对生命各阶段及患有阿尔茨海默病、痴呆等神经系统疾病的100多个完整人脑进行成像，建立参考资料库，揭示疾病如何逐个细胞地重塑大脑。

Sivaprakasam教授表示，这项成果既是科学成就，也将让医学和临床实践大为受益。临床医生将首次能够以远高于MRI或CT的分辨率了解脑干的详细形态。他预计这项成果将应用于脑外科等领域。

中心的主要经费来自Infosys联合创始人Kris Gopalakrishnan及其妻子Sudha Gopalakrishnan的基础性捐助。中心还获得私人机构和慈善组织的拨款，以及印度政府的种子资金支持。目前，团队有200多名研究人员、工程师和技术人员，并与约20个国家的合作者开展合作。

我希望这能为全球神经科学作出重要贡献。在印度，我们重视可负担的科学和技术，因为归根结底，技术必须服务社会和人民。

塔塔基础研究院生物科学系高级教授、联合主席Vidita A. Vaidya教授表示，ANCHOR这类开放获取研究资源对于推动国际合作和加快科学发现至关重要。她认为，印度正逐渐成为重要的全球神经科学研究中心，SGBC在神经解剖学领域发挥引领作用，并正拓展至空间转录组学，将分子层面的细节叠加到细胞图谱之上。

要点

• 印度理工学院马德拉斯分校Sudha Gopalakrishnan脑科学中心的研究人员发布了ANCHOR，这是一份免费的人类脑干细胞分辨率3D图谱。
• 该图谱结合了MRI、高分辨率组织学和八种神经化学标记，涵盖来自胎儿、儿童和成人大脑的500多张组织切片。
• 图谱识别出200多个脑干神经核团和纤维束，让科学家能够从全脑扫描逐级观察到单个神经细胞。
• 脑干控制呼吸、心跳、血压、睡眠、清醒和运动，因此详细图谱对临床研究至关重要。
• 潜在应用包括帕金森病、中风、阿尔茨海默病、睡眠障碍、SIDS研究以及神经外科手术规划。
• ANCHOR目前是一项研究资源，而非诊断工具；相关研究已作为bioRxiv预印本发布，尚待同行评审。
• SGBC计划绘制覆盖生命历程和神经系统疾病的100多个完整人脑图谱，并以此前的成果（如胎儿脑图谱DHARANI）为基础继续推进。