“數(shù)字生命”大科學(xué)計(jì)劃的核心是實(shí)現(xiàn)生命的數(shù)字化解析，而高質(zhì)量、動(dòng)態(tài)化、功能化的生命數(shù)據(jù)庫正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基石。2025年7月15日，程和平院士團(tuán)隊(duì)于《Scientific Data》發(fā)表“24-hour simultaneous mPFC’s miniature 2-photon imaging, EEG-EMG, and video recording during natural behaviors”研究成果，歷時(shí)五年攻關(guān)，成功構(gòu)建全球首個(gè)覆蓋毫秒級神經(jīng)元鈣活動(dòng)、秒級行為活動(dòng)與天量級大腦活動(dòng)狀態(tài)的高質(zhì)量跨尺度數(shù)據(jù)集，為哺乳動(dòng)物的數(shù)字生命研究搭建了重要的數(shù)據(jù)底座。
  論文上線截圖
內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）作為大腦認(rèn)知與行為調(diào)控的核心，參與決策、情緒調(diào)節(jié)、注意力等高級功能，但其多尺度動(dòng)態(tài)編碼規(guī)律解析一直受限于行為范式單一、記錄時(shí)長短等制約問題。團(tuán)隊(duì)依托自主研發(fā)的微型化雙光子顯微鏡（mTPM），結(jié)合腦肌電記錄系統(tǒng)和無干預(yù)家居行為監(jiān)測技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)對自由活動(dòng)小鼠mPFC的24小時(shí)連續(xù)、多模態(tài)同步觀測，成功采集單細(xì)胞分辨率鈣信號、全腦電活動(dòng)、肌電信號以及進(jìn)食、運(yùn)動(dòng)、睡眠等12類自然行為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。研究累計(jì)記錄526顆經(jīng)人工校驗(yàn)的神經(jīng)元，并通過構(gòu)建嚴(yán)格的多模態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)控流程確保數(shù)據(jù)高可靠性。 多模態(tài)記錄平臺與數(shù)據(jù)處理流程
該數(shù)據(jù)庫是目前全球首個(gè)涵蓋完整晝夜周期、多通道腦電與肌電、多種自然行為范式的 mPFC 神經(jīng)群體記錄集，實(shí)現(xiàn)從細(xì)胞到行為尺度、從秒級到晝夜周期的多尺度神經(jīng)行為整合。全部數(shù)據(jù)集已通過G-node向全球?qū)W術(shù)界開放共享（https://doi.gin.g-node.org/10.12751/g-node.1762hn/）。這些高可信度數(shù)據(jù)，為探索神經(jīng)元群體動(dòng)力學(xué)、腦狀態(tài)轉(zhuǎn)變機(jī)制以及AI算法在大腦真實(shí)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐，也是AI驅(qū)動(dòng)生命解析、數(shù)字孿生與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊(duì)
論文第一作者為北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院博士生韓佳穎和未來技術(shù)學(xué)院博士后周芳旭，通訊作者為北京大學(xué)南京分子醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化研究院張立風(fēng)研究員和周芳旭。團(tuán)隊(duì)表示，未來將繼續(xù)擴(kuò)展跨模態(tài)、跨個(gè)體與跨任務(wù)的數(shù)據(jù)采集，發(fā)揮“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施 - 南京類腦智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”優(yōu)勢，推動(dòng)成像組學(xué)數(shù)據(jù)平臺與“數(shù)字生命”大科學(xué)計(jì)劃的深度聯(lián)動(dòng)，助力將“看見生命”轉(zhuǎn)化為可解讀、可模擬、可預(yù)測的數(shù)字生命系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】
Han, J., Zhou, F., et al. 24-hour simultaneous mPFC’s miniature 2-photon imaging, EEG-EMG, and video recording during natural behaviors. Sci Data12, 1226 (2025). doi: 10.1038/s41597-025-05527-2