脑科学团队专访：非人灵长类在脑科学的应用及未来发展态势

来源：中国实验动物信息网

国内外对脑科学研究非常积极，随着我国脑科学计划启动，非人灵长类在脑科学中应用也被高度重视，那么国内目前的非人灵长类资源的具体应用情况以及未来发展态势将怎样，为此，中国实验动物信息网特别邀请了深圳先进技术研究院脑科学研究团队王立平、冯国平、周晖晖在脑科学研究中的领军人物为我们讲解。

脑科学团队：就实验动物的样本资源来说，目前除了非人灵长类，啮齿类也是广泛应用的实验动物。但是啮齿类脑结构与人类相差甚远，许多高级认知功能在啮齿类上应用受到限制。树鼩也有用于脑科学研究，比如昆明动物所就有在用。实验猴中最常用的是食蟹猴和恒河猴，狨猴也有应用，不过狨猴的脑结构没有恒河猴发达。国内现在具有非人灵长类动物资源的主要有北京的生物物理所、上海的神经所、南昌大学、昆明动物研究所以及深圳先进院的脑研究所等单位。

脑科学团队：与其他动物模型（例如，啮齿类动物）相比，非人灵长类动物模型在研究脑科学方面具有许多独特的优势。
首先，该模型可以更好的研究脑疾病的发病机理。从解剖结构上来说，非人灵长类动物的大脑与人类接近。人类的许多大脑区域都能在非人灵长类动物上找到对应的脑区。因此，可以采取多种研究技术，包括无法应用于人类上的技术对非人灵长类脑疾病模型展开研究，深层次、多角度的研究各脑区之间的联系，从而发现脑疾病的发病机理，以及治疗靶点。
其次，该模型在脑高级认知功能研究方面非常重要。从功能角度上来说，非人灵长类动物的大脑也与人类相近。例如，非人灵长类动物具有较为发达的前额叶，该脑区与脑高级认知功能息息相关（同时也是脑疾病研究的热点）。因此，该模型可以完成比较复杂的认知任务。而啮齿类动物的前额叶很不发达，我们很难从这些动物上获取有用的相关信息。 再次，该模型可以更好的模拟脑疾病的行为表现。在建立合适的脑疾病模型方面，灵长类动物一直是最为理想的模型。该模型可以很好的模拟人类的症状，比如帕金森病猕猴模型可以复制帕金森病患者的震颤、运动迟缓、僵直等主要临床症状。

脑科学团队：非人灵长类动物在脑科学的研究成果的应用领域非常广泛，包括：医疗领域、制药行业、航空航天、深海操作、脑机接口、仿真机器人等等。例如，在制药行业，许多基于啮齿类动物研发的脑疾病治疗药物在临床上均试验失败。而无论从结构还是功能角度，都能很好模拟人类脑疾病的非人灵长类动物为新型治疗药物的开发和测试都提供了可靠的保障，因此目前许多国际著名的制药公司都纷纷展开了灵长类的相关研究。还有在极端环境下，比如航空、深海等环境中，人脑会产生什么的变化。这些都可以在非人灵长类动物身上实现。从而为在极端环境中工作的人员提供重要的信息。

脑科学团队：国内外对脑科学的研究非常积极，比如美国在2013年就推出了“推进创新神经技术脑研究计划”(简称“脑计划”)。同年欧洲也推出了“人脑项目”。
2014年年初中科院启动脑科学卓越创新中心，标志着中国国家层面科学院进军人脑工程领域。但是在非人灵长类方面，欧美等发达国家灵长类资源缺乏、饲养成本高，加上发达国家的动物保护组织反对利用动物特别是灵长类动物进行实验的趋势不断增强，许多国际研究机构、医药安全性评价机构都在向中国寻找具有一定条件的机构进行合作。
目前国内已有二三十个科研机构、院校在非人灵长类动物上开展了脑疾病的研究，并建立了多种脑疾病模型，包括中科院遗传与发育生物学研究所的李晓江研究组、中科院上海神经所的仇子龙教授组、云南灵长类生物医学研究重点实验室的季维智教授组，还有北京大学、浙江大学等高校也在积极开展非人灵长类脑科学研究。其中，深圳先进技术研究院的脑科学研究团队是定位为构建一个从分子、细胞等微观层面到动物整体等宏观层面、多角度研究脑疾病的非人灵长类动物模型公共技术服务平台。

脑科学团队：在2014年，云南省灵长类生物医学研究重点实验室的季维智教授组成功的利用CRISPR技术对食蟹猴进行了精准的基因修饰，一举突破了该技术在灵长类动物上的零应用。今年一月份，中科院上海神经所的仇子龙教授组则培育出MeCP2转基因猴。这种转基因猴表现出与人类自闭症相似的症状，且该转基因可通过种系传递向子代进行遗传。这些动物模型都将为后续的脑疾病机理研究、治疗提供了非常有用的模型。

脑科学团队：深圳先进技术研究院在脑科学研究领域已经具备多种国际先进研究技术，例如光感基因神经调控技术、光神经界面技术和神经机器接口技术等，并取得了许多研究成果。例如传统观点认为胶质细胞对大脑只起到辅助的作用，但是，在2014年，先进院的脑科学研究团队利用光感基因神经调控技术对脑内胶质细胞进行精准调控，并发现胶质细胞在修复受损的多巴胺能神经元中具有重要的作用。多巴胺能神经元的损伤是导致帕金森病的主要原因。因此，这项发现改变了人们以往对胶质细胞的看法，从而拓宽了脑疾病的研究方向以及治疗靶点。
此外，在2015年，脑科学研究团队利用光感基因神经调控技术对上丘的中深层兴奋性神经元进行调控，发现了上丘至杏仁核的这条与本能恐惧相关的皮层下快速通路。

脑科学团队：相比美国、欧洲，我国的脑研究起步较晚。因此在系统化研究方面存在不足，在与应用科学相结合方面更是需要加强。比如国内在系统神经电生理学和计算神经科学的交叉领域的研究还很少。我们需要重视这方面的研究，并努力将脑研究的成果转化成推进应用科学（比如计算机）发展的动力之一。

脑科学团队：随着美国、欧洲、中国相继提出“脑计划”，全球在脑科学领域的竞争会越来越激烈。由于人脑是最为复杂的器官，拥有与人类大脑结构、功能都相似的非人灵长类动物无疑是研究人类脑功能的最佳实验动物。因此，非人灵长类在脑科学研究中所占的比重将会越来越大。

脑科学团队：中国作为正在崛起的世界大国，无论从研究条件、研究经费上来说，国家给予的支持都在不断的加大。而且在人才培养方面也不断增强。因此，中国“脑科学计划”的前景是非常好的。脑科学研究可以帮助理解各种神经、精神疾病的产生机制，并催生出相应的诊断和治疗技术，在这方面可以极大的推动医疗产业的发展。另外，脑科学研究还可以帮助阐明人脑的高级功能（例如认知功能），这对人工智能领域也会有产生重大影响。此外，将脑科学研究的成果应用于自动化技术、计算机科学等方面，可以更好的推动这些技术的研究以及产业化，直接促进经济发展以及社会的进步。

脑科学团队：王立平、冯国平、周晖晖

中国科学院深圳先进技术研究院脑科学研究团队，主要研究方向：脑疾病研究，团队负责人王立平研究员、博士生导师，具有近八年的神经外科和肿瘤外科临床经验、神经生物工程学科研经历。
团队核心成员包括冯国平、周晖晖、詹阳等，获得深圳市政府的资助1500万元。冯国平是MIT麦戈文脑科学研究所教授，也是转基因脑疾病动物模型及机理研究领域国际顶级专家、光遗传学研究开拓者之一；周晖晖是中国协和医科大学博士、MIT博士后，具有多年的非人灵长类脑科学研究经历；詹阳是英国剑桥大学博士、欧洲分子生物学实验室博士后，关注于自闭症的研究。

该团队不仅在脑认知科学和脑疾病研究走在世界前沿，更将积极推动“产学研”的对接和耦合，成为国际一流研究机构和制药企业共享开放的平台。

团队成员介绍：

团队负责人：王立平博士，研究员，是国家科技部中青年科技创新领军人才（2013入选）；2009年入选为中国科学院“百人计划”（2010 年获“择优支持”）；是广东省创新团队核心成员；深圳市海外高层次人才B类；深圳市国家级高层次专业人才；中国科学院健康信息学重点实验室核心成员；深圳市神经精神调控工程重点实验室主任。是德国柏林麦克斯.德尔布吕克分子医学中心博士，SIAT-MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所中方负责人，深圳神经精神调控重点实验室主任。主要从事脑认知行为和脑疾病神经环路调控机制以及光遗传神经调控技术（Optogenetics）的研究。主持的项目主要包括：国自然重大研究计划（重点项目），国自然杰出青年基金，科技部支撑计划，中科院战略先导专项等。已发表SCI论文30余篇（其中第一作者/通讯作者Nature及其子刊论文5篇），影响因子超过200，总他引>1900次。公开国家发明专利60余件，其中授权34件。

冯国平，麻省理工学院教授，是Poitras情感障碍研究中心终身讲席教授，Stanley精神疾病研究中心神经生物学主任。是脑疾病转基因动物模型及机理研究方面的国际顶级专家，光遗传学研究的开拓者之一。发表SCI论文140余篇（总引用次数6800多次），包括Science 2篇, Nature 4篇, Cell 1篇, Nature Neuroscience 7篇, Neuron 12篇等。其实验室开发的各类脑疾病小鼠模型目前已被世界上几百个实验室使用；并已经授权给多家制药和生物技术公司使用。

周晖晖博士，研究员 ，中国协和医科大学 生理学博士，美国国立卫生研究院（NIH）博士后，美国麻省理工学院研究科学家（Research Scientist），2015年入选中科院百人计划。长期以清醒的非人灵长类动物为模型，从事脑认知功能和行为神经机制的研究。利用多脑区多通道电生理纪录、神经信号处理、光遗传技术、药理学抑制、以及行为学方法，对脑认知功能的神经环路机制进行了较为系统地研究。已发表期刊论文11篇，其中以通讯作者在国际知名期刊Neuron上发表论文2篇。总他引>500次。