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“同一堂课——解码国之重器” 第三课开讲 揭秘多模态成像如何“看见生命的秘密”

来源:光明网2025-10-19 09:51

  光明网讯(记者肖春芳 焦子原) 10月17日,由中国科学院科技创新发展中心、北京怀柔科学城管理委员会主办、中国科学院生物物理所支持的“同一堂课——解码国之重器”系列公开课第三课在北京市怀柔科学城城市客厅举行。本场活动聚焦“生命观测”领域,中国科学院生物物理所学术副所长、研究员何生,带领现场及线上观众解码多模态跨尺度生物医学成像设施(NBIC)这一“国之重器”,揭开生物医学成像技术如何助力人类“看见生命的秘密”。

“同一堂课——解码国之重器” 第三课开讲 揭秘多模态成像如何“看见生命的秘密”

“同一堂课——解码国之重器”系列公开课第三课活动现场

  作为怀柔科学城布局的五大核心大科学装置之一,多模态跨尺度生物医学成像设施(NBIC)由四装置和一平台构成,包括多模态医学成像装置,多模态活体细胞成像装置,多模态高分辨分子成像装置,全尺度图像整合系统,以及模式动物等辅助平台和配套设施。

  多模态跨尺度生物医学成像设施是在时空尺度和成像模态上实现“从分子到人”无缝对接的“一体化”生物医学成像技术集群,能覆盖跨越9个数量级的超大尺度范围,具备动态、高灵敏度、无损观测能力,可形成跨尺度、多模态、自动化和高通量的生物医学成像全功能研究平台,综合能力达到世界一流水平,其核心使命是揭示生命与疾病奥秘,终极目标是实现从单个分子到完整生物体(如小鼠)的全尺度、可视化“精准动态透视”。

“同一堂课——解码国之重器” 第三课开讲 揭秘多模态成像如何“看见生命的秘密”

中国科学院生物物理所学术副所长、研究员何生

  现场,何生从大众好奇的“思考时大脑发生了什么”“医生如何安全‘透视’人体内部” 等问题切入,用通俗比喻让复杂科学原理变得易懂。他将“多模态成像”比作挑橘子——要综合“用眼睛看颜色、形状”“用手捏软硬弹性”“用鼻子闻香气”“用嘴尝酸甜” 等多种方式(模态)才能了解,而多模态生物医学成像就是通过电镜、光镜、MRI(磁共振成像)、CT/X-Ray、PET/SPECT、脑磁/脑电图等不同模态,获取微观结构、介观-宏观结构、分子定位、神经元电磁活动等多维度信息,全面解读生命活动。

  对于“跨尺度”,何生以手机地图作比,从“全城布局”(米级,就像看人体神经系统)到“建筑上的砖块、门牌号”(微米级,就像看神经元细胞),生动阐释跨尺度成像如同为生命打造“无缝缩放的超级地图”,打通不同尺度壁垒,精准描绘生命活动时空动态与内在联系。

  何生还重点介绍了多模态医学成像装置的核心设备,包括正电子发射计算机断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)、光泵磁强计脑磁图(OPM-MEG),并举例展示技术应用。以怀疑颅内有占位性病变的钢琴家诊疗为例,PET+MRI可利用肿瘤细胞高代谢水平排查病变类型,术前fMRI能描绘运动、语言等重要大脑功能区(尤其是手指运动功能)以保护钢琴家职业生涯,术后MEG可检测大脑活动电磁信号判断是否存在异常活动(如血管瘤导致的癫痫发作),让观众直观感受到技术对医疗诊疗的重要支撑。

“同一堂课——解码国之重器” 第三课开讲 揭秘多模态成像如何“看见生命的秘密”

现场,来自北京市怀柔五中、怀柔第三实验学校等约500名师生同上一堂课

  互动环节中,观众围绕脑科学、医学成像技术应用等问题踊跃提问:“学语言运用到哪块脑区?”“人产生不同情绪的时候大脑会有怎样的反应?”……何生耐心解答,用专业且通俗的表述为观众搭建起“走近生命科学前沿”的桥梁,进一步激发大家对生物医学领域的探索热情。

  “同一堂课——解码国之重器”系列公开课由中国科学院科技创新发展中心、北京怀柔科学城管理委员会联合主办。作为系列化科普工程,系列公开课紧扣怀柔科学城大科学装置特色,由科创中心联合装置所在单位共同开发。今年9月至12月,将陆续推出十场公开课,聚焦“寰”、高能同步辐射光源、综合极端条件实验装置、多模态跨尺度生物医学成像设施、空间环境地基综合监测网(子午工程二期)这五大“国之重器”,构建“一堂课解码一个装置、一系列课读懂科学城”的体系化科普格局。

[ 责编:林佳欣 ]
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