亚太科学家联手挑战绘制人类全脑神经图谱图 SYNAPSE联盟於新加坡启动

由台湾的科学家所提议创立的SYNAPSE（Synchrotrons for Neuroscience－An Asia Pacific Strategic Enterprise），目标在三年的时间内利用超高解析度的X光三维成像技术及超大型计算设施，绘制第一个超高解析度人类大脑全脑神经细胞及其网路连结的图谱。

计画关键人物胡宇光特聘研究员服务於中央研究院物理研究所，在科技部卓越领航计画、中央研究院以及国家同步辐射中心等之长期支持下，积极推动国际合作，这次於新加坡国立大学（National University of Singapore）举行亚太六国人脑图谱合作计画签约仪式。

目前此联盟现已发展成包括新加坡、澳洲、中国、日本、韩国和台湾的六个强大的同步辐射光源以及神经科学、计算科学、物理、化学、工程的各类型研究单位数百名科学家叁与的国际研究网络。

胡宇光教授和清华大学的江安世教授将带领的台湾研究团队，整合了国家同步辐射研究中心（NSRRC）的先进同步辐射光源、国家高速网路计算中心(NCHC)与其他学术及应用研究单位，基於过去长期的研究经验及成果，将负责构建人类全脑及小鼠全脑图谱中最重要的影像撷取、处理、工作协调及资料管理。SYNAPSE联盟将於今（15）天在新加坡正式成立，并由创始成员签署其中，第一份研究备忘录，誓言共同努力於2023年前领先全世界完成首张人脑全脑次细胞层级解析度的神经网路图谱。

使用强大的三维X光显微成像技术进行次细胞层级的人脑神经网路成像配合超高速的超大型运算，SYNAPSE联盟预计於三年内完成第一个人类全脑神经网路的三维图谱。随着其他模式实验动物图谱的完成，这个巨大的资料必将推进困扰健康医疗的脑病变研究与有效地治疗。研发的新成像和计算技术也将为生医影像和先进的超大型运算提供新的策略与研究方向。

每个叁与此项计画的同步辐射设施将负责拍摄同一个人脑中某一区块的影像取像工作。在利用同步加速器提供完全相同的X光的条件下，以0.3微米的影像解析度及每分钟1立方毫米的取像速度，取得三维的影像资料交由计算中心进行神经网路的绘制。

与现行具有类似解析度的三维影像取像技术，例如超解析度可见光显微镜或电子显微镜等相比，X光三维显微成像技术其取像及处理速度快10到100倍以上。胡宇光教授估计，只要大约四年的时间，SYNAPSE团队就能绘制出第一个人类全脑的神经细胞及其连结的神经网路图谱，而若利用其他方法可能终其一生都可能无法完成。

在使用X光断层显微扫描术绘制人类全脑神经网络连接结构图谱外，SYNAPSE团队也将使用例如X光奈米断层扫描术、红外线光谱显微术、超解析度可见光三维显微术和低温电子断层扫描显微术等其它先进生医影像技术，对选定的脑区进行更深入的成像研究。整合这些方法将提供整个大脑的超微小结构细节，并以类似Google Earth图像连续放大的方式，对所有的神经网路细节进行分析研究。

人类大脑定位的过程将会产生大量研究数据，因此SYNAPSE成员将会一起签署第二份研究备忘录，以共同建构一个高效率计算网络来有效处理、收集、共享和分析所有数据。台湾国家高速网路计算中心（NCHC）的先进运算能力是提供SYNAPSE联盟数据网络的关键单位之一。NCHC将运用台湾最先进的高效电脑和高速国际网路叁与SYNAPSE 的合作计画。

SYNAPSE团队将增进我们对人脑结构及其各种结构组成的理解，从而阐明人脑的正常功能，并帮助确定脑部疾病的原因。

本联盟的创始人之一，新加坡国立大学的刘建明教授（Chian-Ming Low）表示：「由於脑部疾病在全球对人类医疗保健所造成的影响越来越大，大脑图谱研究必须尽速加以推动。SYNAPSE联盟计画以空前的取像速度、解析度和分析能力挑战人类全脑神经图谱的绘制。这个计画所产生庞大的全脑神经图谱，将应用於了解神经元如何连接以及它们如何相互作用的研究，以及这些病变如何影响认知能力和智能的研究。我们的发现可能有助於有效治疗重要的神经退化性疾病，例如阿兹海默症和其他失智症。」这也为本联盟在医疗保健方面的重要性做了最确切的注解。

除了直接叁与研究的亚太区域的科学家，本联盟也邀请包括欧美科学家组成国际谘询委员会。希??藉由委员们在神经病理学、电生理学、细胞生物学方法和影像学方面的卓越成就及国际声??，支持SYNAPSE计画的研究方向并确保其科学卓越性。

诺贝尔奖得主Kurt Wuthrich教授和Ada Yonath教授也受邀出席并见证SYNAPSE的两份研究备忘录签署仪式和正式启动合作研究，并和叁与的研究学者分享他们对SYNAPSE计画和同步辐射研究国际合作必要性的思考。

本研究团队研究从2003年起长期接受国科会及科技部之奈米国家型计画、卓越领航计画、及江安世教授的前瞻研究中心等计画支持。

此外，科技部并连续独立投入经费支援於新造之台湾光源建造脑成像专属光束线。在应用目标并未完全呈现时，科技部就提供稳定大量之支援基础研究，使研究团队之从得以从X光成像之基础研究着手，进一步利用独特的研究成果发展针对生物系统的X光三维显微成像技术，累积了充分的技术优势，最终得以证明此技术具有足够的性能指标，以突破脑成像解析度及成像速度之瓶颈，并吸引国际其他同步辐射设施，放弃设施科学竞争之基本任务，以最小风险的方式，共同朝单一科学目标合作。