研究院再次成功协办冷泉港实验室亚洲暑期培训班

发布时间:2019-06-26  |  【打印】 【关闭

 

       2019年6月3日—6月19日,由华中科技大学苏州脑空间信息研究院参与举办的主题为“脑细胞图谱与脑连接组的构建及信息采掘(Building and Mining Brain Cell Atlas and Connectomes)”冷泉港实验室亚洲暑期培训课程在苏州顺利召开。该课程由美国冷泉港实验室黄佐实教授,海南大学骆清铭教授、华中科技大学龚辉教授,美国沃洛研究所/俄勒冈保健科学大学Tianyi Mao教授,美国乔治梅森大学Giorgio Ascoli教授和美国冷泉港实验室Partha Mitra教授共同组织。本次培训沿袭了冷泉港亚洲暑期培训班一贯的高水准,围绕脑影像技术的最新突破和进展以及计算神经科学领域的研究热点和前沿内容,精心设计课程,邀请到来自美国冷泉港实验室、Allen研究所、美国麻省理工学院、南加州大学、德国法兰克福高等研究所、北京生命科学研究所、北京大学、华中科技大学等多个国家的30余位知名专家学者亲自授课及指导实验。从众多报名者中选拔出15名来自中国、美国、荷兰、比利时等国,有志于从事脑科学和计算神经科学研究的优秀学员。

部分讲者和全体学员的合影

       脑连接图谱研究是当前神经科学的重大前沿研究,研究院在该领域取得了一系列具有开创性意义的研究成果,本次课程依托研究院独有的创新技术与国际一流的研究平台,采用上午授课和讨论,下午实践培训结合的方式。

学员听课的现场照片

       6月3日上午,冷泉港实验室黄佐实教授首先致欢迎词,他指出,此次暑期班旨在培养生命科学领域未来的领军人才,为优秀的研究生提供富于创新实践的培训课程。围绕“脑科学”这一21世纪最富有挑战性的重大前沿科学问题,黄佐实教授与大家共同探讨脑图谱研究的历史与现状,展望学科发展趋势。
       第一周课程围绕不同脑区之间以及不同位置神经元类群之间的复杂连接关系展开,乔治梅森大学Giorgio Ascoli教授作了“重建大脑森林:从神经元形态到动态网络”的精彩报告,提供了神经元投射路径研究的新视角;Allen研究所Mike Hawrylycz教授从介观尺度细胞分型层面介绍了Allen脑科学研究所的数据与资源;德国法兰克福高等研究所 Hermann Cuntz教授介绍了树突 - 模拟神经环路中的形态;南加州大学 Hongwei Dong教授通过介绍不同尺度连接组及其应用,讲解如何构建小鼠全脑神经网络;美国霍华德休斯医学研究所Michael Economo教授主讲长程神经回路及运动皮层的控制;北京大学李毓龙教授讲述了构建新型遗传编码传感器监测电突触及化学突触传递;俄勒冈保健科学大学Tianyi Mao教授的授课生动阐明了利用介观连接组获取神经环路性质及连接的原理,以及利用大规模连接组数据集研究神经环路功能及其调制机制;Allen脑研究所Hongkui Zeng教授则通过“多模态数据整合用于鼠脑细胞分型”和“特定细胞类型神经环路在鼠脑的投射”为题的两场报告,深入探讨了复杂神经环路及其细胞组成形成行为的机制。为了提高学员对神经元环路特异性标记技术的认识,课程邀请到北京生命科学研究所罗敏敏教授、中科院武汉物理与数学研究所徐富强教授、华中科技大学李向宁副教授,他们分别从免疫信号放大和单神经元稀疏标记、神经病毒工具用于神经环路研究、获取全脑细胞图谱和神经连接的全脑标记及制备技术等专业层面出发,向学员们进行生动细致地讲授和解读。
       与此同时,教员们还从模式动物到非人灵长类的不同生物体类别入手,在全脑尺度上解读脑工作原理。德国马克斯普朗克生物化学研究所Michael Kunst教授以模式动物斑马鱼为例,介绍了细胞分辨的斑马鱼幼体全脑图谱及其幼体模型用于系统神经科学研究的技术;冷泉港实验室Partha Mitra教授与学员们探讨了小鼠和狨猴的全脑神经投射获取以及类脑智能的研究;澳大利亚蒙纳士大学Marcello Rosa教授的报告侧重介绍了非人类灵长类的大脑神经连接;约翰斯·霍普金斯大学Xiaoqin Wang教授从哺乳动物层面揭示了听觉皮层工作机制。

课程教学现场照片

       第二、三周课程重点介绍成像系统原理与技术发展历程,研究院首席科学家骆清铭教授聚焦用于脑空间信息学研究的全脑定位系统,详细介绍了研究院自主研发、国际领先的显微光学切片断层成像(MOST)系列技术提高脑体绘制成像质量的发展历程;加州大学圣迭戈分校 David Kleinfeld教授以“光学、成像及显微学的基本原理加速配准”为题,深入浅出地讲解体内深层成像与数字大脑图谱设计的前沿技术;冷泉港实验室Pavel Osten教授讲述如何以细胞分辨获取全脑连接用于区域和性别差异研究;俄勒冈健康与科学大学Haining Zhong教授的报告具体展示了体内成像观测细胞内蛋白质组成和信号传导机制;美国麻省理工学院Kwanghun Chung教授的讲座介绍了用于大尺度组织的快速、完整三维成像及表型技术;北京大学陈良怡教授用生动的语言和对比的方式介绍了高分辨微型双光子显微成像系统与超分辨显微成像技术。
       围绕脑科学基础研究进展,大数据处理、分析与可视化技术在计算神经科学的研究中具有越来越重要的地位。约翰斯·霍普金斯大学 Michael Miller教授发表了“计算解剖学与大脑投射机制”的主题演讲;Allen脑研究所Hanchuan Peng教授讲授如何以Vaa3D用于多维图像可视化、分析及重建,并展示了该技术在观测脑部微结构中的应用;华中科技大学李安安教授以新颖的视角介绍了研究脑连接时空信息数字化和特征提取的算法与自动化工具及其在数据和处理过程中的可视化技术。整个课程聚焦前沿科学问题和发现,为学员们带来了26场精彩纷呈的学术报告,学员们在面对面与国内外一流专家学者们探讨科学问题和研究趋势中,开阔眼界,增长学识。
       研究院以具有完全自主知识产权的显微光学切片断层成像(MOST)技术系列为核心,建成了覆盖“脑样本处理、三维高分辨率全自动成像、脑连接大数据处理与分析”的全链条介观脑连接图谱测绘研究设施。培训期间,学员们走进三大科研平台,实地了解了研究院高通量、标准化、规模化的全脑亚微米分辨精准结构与功能的成像系统,稳定规范的全脑样本标记与制备技术以及高水平的大数据存储和计算能力。

全脑介观精准成像实验室

       在成像系统操作培训课程中,研究院的专业技术人员为学员们现场讲解了四类成像系统:斜光片全脑成像系统、显微光学切片断层成像系统、神经环路成像系统和神经元完整形态成像系统的基本原理,学员们在深入了解系统工作原理的基础上进行了实际系统操作,使用自己制备的小鼠样本获取了完整的全脑数据。

学员在生物实验室进行实地操作

       在生物学实验室,学员们在导师的指导下,实地进行了脑立体定位注射、小鼠心脏灌流以及组织切片等一系列实际操作。

大数据处理与分析研究室

       此次课程通过报告交流、实验演示与现场操作等一系列丰富多样的教育培训活动,为国内外优秀学子提供开阔眼界、提升技能的学术交流平台,为未来有志于从事生命科学领域研究工作的青年才俊搭建桥梁。

培训班学员与部分讲师合影

       研究院一直积极寻求与国内外一流高校和科研院所开展合作,继去年首次成功合作举办冷泉港实验室亚洲暑期培训课程后,2019年再次成功举办,标志着研究院与国际脑科学界的进一步融合,同时为后续联合培养和深度合作打下了良好基础。