从2.2克微型探头到未来脑机接口
从2.2克微型成像探头，到一体化闭环脑机接口，这条学科交叉与仪器自主创新的道路，它的起点在十多年前，也是未来十多年我要追寻的方向。对我而言，每一项重大科研任务，每一次关键技术突破，都让我更多地领略到生命之美。
程和平打破壁垒的活体“读脑”利器
我的学术生涯，是一段深耕学科交叉的实践历程。早年在北大求学时，我的导师曾叮嘱：做研究早年一定要吃透一门专长，同时掌握两门关联学科，在此基础上再广泛拓展知识边界。这套治学理念，奠定了我数十年科研道路的坚实基础。
在博士阶段的研究中，我取得了科研生涯的第一个标志性成果。我和团队利用自主改造的二手共聚焦显微镜，发现并命名了细胞内钙信号的最小功能单位——“钙火花”。1993年，这项原创成果发表于国际顶刊Science；2004 年，该论文被学界誉为百年以来心肌研究领域十大里程碑论文之一。
归国后，我深切感受到国家与时代的召唤：要做从零到一的源头创新，需要有自主研发的独门利器，而高端生命科学仪器自主创制正是我国原始创新的关键短板。2014年，我牵头获批国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项，组建了跨学科、跨机构的攻关队伍，奋战多年，最终成功研制出重量仅为2.2克的微型双光子成像探头；将其佩戴于小动物头部，可对其自由运动时大脑内成百上千个神经元开展实时动态成像。这项成果入选“2017年中国科学十大进展”，并获评Nature Methods 2018年度重大方法学突破。
向脑机接口的“珠峰”持续攀登
脑科学研究可归纳为“读、释、写、仿”四大核心方向。目前，我们自研的成像装备已初步完成“读”的技术落地。在此基础上，我们需要进一步实现“释”，即解析海量神经数据，挖掘信号背后对应的心理参数、行为意图与语义逻辑。而“写”则是通过外部信号对大脑神经活动进行精准、可控的干预调控。
我给自己定下了未来十年的核心目标：攀登脑机接口领域的“珠峰”，它的峰顶，就是打造集“读、释、写、仿”于一体的闭环脑机系统。当然，这个目标无法一蹴而就，如同登山探险一般，需要循序渐进、爬坡过坎。期望用十年左右的时间实现整套体系的核心突破。
具体而言，当前我们正处于动物大脑活体观测阶段；下一阶段的核心任务是高精度神经信号解码，并同步匹配行为学数据；随后，我们将搭建脑信号实时反馈闭环，这一环节离不开专用神经芯片的技术支撑；远期，还要将数字脑仿真、脑类器官研究与真实大脑结构数据深度融合，探索“仿”的边界。
与之相关的，我们团队此前12年完成了一个意义重大的大科学工程——主持建成国家“十四五”重大科技基础设施“多模态跨尺度生物医学成像设施”。我将这座大科学装置命名为“生命观象台”，它实现了从分子到人、全景式观测生命的结构与过程。我们将依托这件国之重器，持续迭代自主研发的成像装备，融合光、电、磁、声多模态探测技术，推动实现神经信号“读写闭环”。未来十年，期待“脑机交互”“脑际交互”的梦想化为现实。让我们拭目以待。
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