香港科技大学(广州)的脑与智能研究所(BIRI)成立于2022年,并于2023年被认定为广州市脑与智能重点实验室。研究所占地超过3200平方米,第一阶段已投入使用,第二阶段正在建设中,设有神经细胞培养室、电磁屏蔽室、显微镜室、暗室、生物样本库等十多个实验室和辅助技术中心,并配置了百余台脑科学及其相关领域的大中型科研仪器设备。
作为神经科学前沿中心,研究所致力于打造高水平科技创新平台,促进跨学科合作。研究所将智能、模块、集成等元素巧妙融合,整合神经科学、分子生物学、药理学、计算机科学和生物医学工程等领域,推进对大脑复杂机制及其对智能和行为影响的理解。研究所还特别重视人才培养,正在建立专门的实验室团队以支持其研究工作,并与多家医学研究机构建立了长期合作关系,推动脑科学及相关学科的发展。
研究所目前专注于三个主要研究领域:大脑的基本结构和功能,脑疾病的分子和细胞机制及相关药物开发,以及脑信息处理和脑机接口。
大脑结构与功能的基础理解是神经科学的基石,对于揭示神经过程的复杂性至关重要。研究所采用多学科方法,结合分子生物学、细胞生物学和系统神经科学,研究突触、神经元和神经回路的结构与功能。研究所积极运用最先进的技术,如双光子显微镜等,实时可视化学习任务中的突触变化,并利用光遗传学等手段研究恐惧条件反射等行为的特定神经回路。此外,研究所也利用功能性磁共振成像(fMRI)和电生理学等手段研究认知过程中的脑网络活动,建立大脑结构与行为之间的关键联系。
与此同时,研究所致力于揭示导致脑疾病的分子和细胞机制,识别各种神经和精神疾病如孤独症、阿尔茨海默病、精神分裂症等疾病的潜在治疗靶点和生物标志物。通过利用包括组学和高通量筛选方法在内的尖端技术,研究所的研究人员力求阐明这些疾病的致病机制。例如分析来自精神分裂症或自闭症患者的神经元转录组,以识别差异表达基因作为潜在生物标志物,以及通过电生理记录和行为实验等研究抑郁症或癫痫动物模型中特定神经回路的变化。此外,研究所还进行小分子筛选,以识别调节神经退行性疾病等通路的化合物,并评估其在细胞模型中的效果。
研究所关于脑信息处理和脑机接口研究旨在解读神经信号,以帮助身体和视觉受限的个体,开发能够通过大脑活动直接控制设备的系统。通过应用先进的信号处理和人工智能技术,研究所希望赋予残疾人士独立完成任务的能力。目前的项目包括设计基于脑电图(EEG)的非侵入式设备,解读用户意图,以通过思维控制机器人手臂或光标,以及创建机器学习算法,以提高神经信号的意图检测准确性。
脑与智能研究所期望通过对卓越和创新的关注和追求,成为突破性研究和新解决方案开发的领先中心,最终为科学知识的进步和人类健康的改善作出贡献。