「デジタル生命」大科学計画の核心は生命のデジタル解析を実現することであり、高品質、動的、機能的な生命データベースはまさにこの目標を実現する礎である。2025年7月15日、程平和院士チームは『Scientific Data』で「24-hour simultaneous mPFC’s miniature 2-photon imaging、EEG-EMG、and video recording during natural behaviors」の研究成果を発表し、5年をかけて難関を突破し、世界初のミリ秒級ニューロンカルシウム被覆活動、秒級行動活動と天量級脳活動状態の高品質クロスオーバーデータセットの構築に成功し、哺乳動物のデジタル生命研究のために重要なデータ基盤を構築した。

内側前頭葉皮質（mPFC）は脳認知と行動制御の核心として、意思決定、情緒調節、注意力などの高級機能に参与しているが、そのマルチスケール動的符号化規則解析はずっと行為パラダイムの単一、記録時間の長さなどの制約問題に限られている。チームは自主開発したマイクロ化二光子顕微鏡（mTPM）に基づき、脳筋電記録システムと無介入家庭行動モニタリング技術を結合し、初めて自由行動マウスのmPFCに対する24時間連続、多モード同期観測を実現し、単細胞分解能カルシウム信号、全脳電気活動、筋電信号及び食事、運動、睡眠など12種類の自然行動動態データの収集に成功した。人工的に検査されたニューロン526個を累計記録し、厳格な多モードデータ品質制御プロセスを構築することによりデータの高信頼性を確保した。

このデータベースは現在、全昼夜周期、多チャンネル脳電と筋電、多種の自然行動パラダイムをカバーする世界初のmPFC神経群体記録集であり、細胞から行動尺度、秒級から昼夜周期までの多尺度神経行為統合を実現した。すべてのデータセットはG-nodeを通じて世界の学術界に公開共有されている（https://doi.gin.g-node.org/10.12751/g-node.1762hn/）。これらの高信頼性データは、ニューロン集団動力学、脳状態遷移メカニズム及びAIアルゴリズムの脳真実データへの応用を探索するために重要な支持を提供し、AI駆動生命解析、デジタル双晶と正確な医学応用の重要な基礎でもある。

　　研究チーム

論文の第1著者は北京大学最前線交差学科研究院博士生の韓佳穎と未来技術学院博士の後周芳旭で、通信著者は北京大学南京分子医学転化研究院の張立風研究員と周芳旭である。チームは、将来的にはモダリティ、個体、任務を超えたデータ収集を引き続き拡大し、「多モダリティスケール生物医学イメージング施設-南京類脳知能連合実験室」の優位性を発揮し、イメージンググループ学データプラットフォームと「デジタル生命」大科学計画の深さ連動を推進し、「生命を見る」ことを解読可能、シミュレーション可能、予測可能なデジタル生命システムに転換することを支援すると述べた。

【参考文献】

Han, J., Zhou, F., et al. 24時間同時mPFCのミニチュア2光子イメージング、EEG-EMG、および自然行動中のビデオ録音。Sci Data12, 1226 (2025).ドイ: 10.1038/s41597-025-05527-2