大脑是一个极其精密的信息处治系统，神经元则是其基本野心单位。要融会大脑，不仅要知说念神经元“在作念什么”（功能），还要知说念它“长什么样、如何畅通”（结构）以及“由什么组成”（分子）。可是，这三类信息永久来自不同践诺体系，难以整合。

微信公众号“脑科学与智能技巧不凡立异中心”6月18日音信，如今，中国科学院脑科学与智能技巧不凡立异中心的商榷团队成效冲破这一瓶颈。2026年6月18日23点，Cell在线发表题为“Multimodalimagingofgeneexpression，morphology，andactivityofthesameneuron”的商榷论文。

该商榷由中国科学院脑科学与智能技巧不凡立异中心王凯商榷团队和徐圣进商榷团队长入攻关完成。商榷团队自主研发了基于成像的多模态证据平台Imaging-basedMultimodalCharacterization（IMC），初度结束了对吞并神经元在体钙行径、全脑投射形式与3D原位基因抒发谱的高精度整合证据。

该使命冲破了永久存在的单细胞三模态数据获取和跨步调配准的技巧瓶颈，为复杂脑功能证据和脑疾病机制商榷提供了伏击技巧平台。

神经科学永久痛点：跨步调模态数据割裂，造成“数据孤岛”

神经元的功能由其行径模式、基因抒发、细胞形式及环路畅通共同决定。理念念的商榷应是：在吞并细胞上同期获取这三类信息。可是，受限于不同模态技巧在样本处治、成像步调上的巨大壁垒，现存技巧大多只可分别获取单一模态信息。

比年来，外洋上链接竖立了触及“功能—分子”、“功能—结构”、“结构—分子”双模态整合技巧。可是，“功能、结构、分子”三模态信息整合已经神经科学商榷中亟待攻克的中枢技巧瓶颈。包括中国“脑科学与类脑商榷”紧要表情和好意思国NIHBRAINInitiative在内的外洋脑规画，已在分子（细胞转录组）、结构（神经介不雅/微不雅接洽）和功能（神经元行径纪录）层面竖立起广泛的数据库，这些海量数据在各自限度施展着巨大作用，但相互间割裂且碎屑化，穷乏吞并细胞水平的果然同源数据。

IMC平台破局：买通从活体功能纪录到原位分子检测的全链路

本商榷竖立的IMC平台恰是为了攻克这一技巧瓶颈，平台初度结束了在吞并个神经元中获取跨步调、可径直对皆且相互考证的多模态数据，真确结束了单细胞水平的高维信息整合。

图1 IMC平台的经由暗示图

为竖立IMC平台，商榷团队买通了从活体功能纪录、全脑形式重构到3D原位分子检测的技巧链路。

活体功能纪录

在长远小鼠中进行在体双光子钙成像，纪录低级视觉皮层（primaryvisualcortex，2026美加墨世界杯中国官方网页版VISp）神经元对视觉刺激和面部素养的反应。

全脑形式重构

通过二次荧光标记、脑透明化和多平面并行化双光子显微成像（multi-planetwo-photonmicroscopy，MP-TPM），在圆善小鼠脑中重构吞并批神经元的全脑轴突投射和局部树突形式。

3D原位分子检测

运用双色编码扩张荧光原位杂交技巧（dual-colorhairpin-encodedExpansion-AssistedIterative-FISH，2cEASI-FISH），在厚脑片中检测吞并神经元的基因抒发和RNA亚细胞定位。

自主中枢底层技巧：两大“利器”确保高精度配准

IMC平台的竖立离不开两项由团队自主研发并已央求发明专利的底层技巧:

多平面并行化双光子显微镜可在不切片的情况下，结束透明化全脑中单神经元形式的高分辨率跟踪重构。

双色编码扩张荧光原位杂交技巧2cEASI-FISH可在厚脑片中，结束mRNA分子的超分辨定位检测，并将每轮基因检测通量提升至6个基因。

这些底层技巧的立异，充分保留了样本在不同模态检测阶段的3D空间信息和细胞形式，为跨模态整合所需的高精度重建与空间配准提供了坚实保证，从而透顶买通了畅通活体功能纪录、全脑形式重构和3D原位分子检测的要道技巧链路。

伏击发现：多模态特征互补，发现新神经元亚型依托IMC平台，商榷团队以小鼠低级视觉皮层为切入点，2026世界杯-最新版官方软件获取了207个具有在体功能行径和形式信息的神经元，进一步获取了141个神经元的圆善三模态数据集，包括皮层内投射神经元（intratelencephalic，IT）和锥体束神经元（pyramidaltract，PT），并取得了以下主要发现：

多模态互补上风昭彰：形式与分子共同预测功能

商榷发现，神经元的全脑投射模式、局部树突形式、基因抒发和RNA亚细胞定位等特征均包含与视觉反应关连的信息。多模态特征相团结，比单一模态能更准确地预测神经元的视觉反应类型，讲明神经元功能身份由分子特征、细胞形式和环路畅通共同塑造。

RNA亚细胞定位动作新分子特征：不仅看“有若干”，还看“在那处”

借助2cEASI-FISH的超高分辨3D原位检测才略，商榷团队不仅获取了基因抒发量信息，还保留了单个RNA分子在细胞内的空间散布。效果知道，mRNA的亚细胞定位模式自身组成了新的分子特征维度，可用于扶直区别不同投射类型和功能类型的神经元。

证据棋盘格反应神经元特征：投射特异，Rbp4抒发更高

对棋盘格刺激高度反应的PT神经元，在视觉皮层里面轴突投射较弱，且在丘脑区域呈现私有的投射散布；分子层面相较其他PT神经元而言，则具有相对较高的Rbp4抒发。后续在Rbp4-Cre小鼠中的在体功能成像考证了该预测：Rbp4抒发富集的神经元中，棋盘格反应细胞比例权贵升高。

识别新的神经元亚型：Vglut1+/Vip+PT神经元

将Vip基因抒发水平与神经元胞体空间位置相团结，商榷团队识别出一类此前未被充分意志的Vglut1+/Vip+PT欢乐性投射神经元亚型。这类神经元不仅对棋盘格刺激反应激烈，还对鼻侧素养的移动光栅施展特异性共激活反应，教导传统上常被视为扼制性神经元标记的Vip，也可用于界说欢乐性神经元的亚型。

畴前瞻望：为跨步调、多模态商榷提供新范式和果然基准数据

该商榷竖立的IMC平台为单神经元多模态商榷提供了新的范式。与传统才略比较，它使商榷者约略从果然同源数据启航，分析分子身份、形式结构和功能反应之间的关系。畴前，该平台可扩展到更多脑区、细胞类型和步履范式，用于证据任务关连野心、环路结构和分子身份之间的关系，也可用于商榷脑疾病中特定神经元亚型的功能相配、接洽改革和分子现象变化。

更伏击的是世界杯压球官网，IMC平台产生的果然同源、跨步调三模态数据，可动作评估和检会多模态整合才略的高质料果然基准（Ground-truth）资源。跟着神经科学和东说念主工智能交叉发展，如何将不同开始、不同步调的数据可靠整合，已成为脑图谱商榷、NeuroAI和精确神经医学的中枢挑战。正如好意思国NIHBRAINInitiative主任JohnNgai近期发表的挑剔著作“Inventingthefuture:Aneuroscienceresearchroadmap”中所指出的，畴前神经科学亟需竖立约略整合分子、细胞、环路和步履的多模态、多步调数据生态的脑学问库。本项商榷斥地的IMC平台，为将这一战术愿景振荡为可操作的践诺体系迈出了要道一步。“畴前已来，仅仅尚未流行”，跟着该三模态平台的迟缓完善与向学界分享，其有望为脑图谱范式升级、复杂脑功能解码以及脑疾病搅扰注入坚毅的新能源。