人类大脑有数百种以上不同类型的神经元，这些神经元之间通过数十万亿突触联接形成神经网络，人类的行为通过这一复杂网络得以实现。解析全脑神经联接图谱及其工作原理，是全面理解高级认知功能的必由之路。为此，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，于2017年11月成立“全脑介观神经联接图谱研究平台”，位于上海市徐汇区岳阳路320号。目标是绘制模式动物脑（包括斑马鱼、小鼠、狨猴、猕猴）的介观脑联接图谱，阐明大脑的神经网络架构原理。
平台主任沈志明，研究员。2001年南京大学本科毕业，2007年中国科学院上海生命科学院神经科学研究所博士毕业，2008-2012年美国南卡罗莱那医学院博后研究，2012-2013年美国斯坦福大学担任研究助理，2013年7月后回国，在中国科学院脑智中心工作，历任副研究员，正高级工程师，研究员。长期研究灵长类介观脑结构与功能的关系，以通讯作者在Cell（2023，2025a，2025b）、Science（2024）等期刊发表多篇学术论文。2023年猕猴皮层细胞图谱成果入选“2023年度神经科学十大进展”&“2023年度重要医学进展”；2025年猕猴屏状核成果被遴选为Cell封面，被央视新闻联播等媒体报道。国家重点研发计划课题负责人，主持基金委面上项目，中国科学院院级科研仪器设备研制项目等。中国科学院首批特聘研究骨干，上海市东方英才（拔尖），上海市浦江人才，中国科学院青年促进会会员。
主要研究目标：采用细胞类型特异性标记和全脑单轴突分辨率成像等方法，系统性绘制各模式动物大脑的全脑介观联接图谱，解析大脑高级功能(包括意识等)的神经机制，并研究发育、衰老以及疾病状态下的神经网络架构的变化规律，为揭示大脑工作原理、攻克脑疾病及启发类脑智能提供关键数据与理论支撑。目前的研究方向有：
01 类脑AI算法研究
目前的AI算法对于生物大脑运作机制的借鉴非常有限，全脑介观神经联接图谱为脑区间的信息传递关系提供了重要的研究基础。我们将结合多种模式动物全脑单细胞联接图谱，研究特定功能的运作机制，设计如运动控制等特定功能类脑AI网络架构。
02 运动控制的神经环路架构原理
初级运动皮层是脑机接口、神经调控等临床应用中的重要靶点脑区。在脑机接口研究中，通过读取和解码初级运动皮层的神经电活动判断被试的意图，进而控制机械臂完成既定的任务。研究初级运动皮层的神经联接和功能，将大大推动对脑机接口的研究（信息解码、靶点选择等）以及对患者运动功能障碍的治疗，具有重大的社会价值。
03 脊椎动物全神经系统多维介观结构图谱绘制
模式动物斑马鱼具有保守的神经系统构造，但结构相对简单。幼鱼全脑只有约10万个神经元，加之其具有通体透明、遗传标记丰富、便于在体全脑成像等优势，是目前可以在活体全脑乃至全身尺度上解析脑结构和功能的脊椎动物模型。平台运用分子生物学、全身活体成像、重组病毒示踪等方法，创建集斑马鱼标准脑模板、转基因表达模式图谱、单细胞基因空间分布图谱、单神经元投射图谱，以及单神经元或神经元类型联接图谱于一体的脊椎动物神经系统介观（细胞水平）全息图谱，并同步开发跨模态脑图谱数据可视化和分析专业软件，为神经系统组织原理挖掘、功能解析、脑模拟，以及类脑智能算法研发提供完备数据和工具基础。
04 非人灵长类细胞类型特异性输入图谱
在猕猴前额叶和视皮层注射retro-AAV和狂犬病病毒，通过病毒的逆向传播，采集全脑不同脑区具有荧光标记的神经元，通过针对条形码的高通量单细胞（核）测序，完成具有单细胞分辨率的输入联接图谱方法的搭建和验证，揭示猕猴前额叶和视皮层神经元所接收来自全脑各脑区的输入图谱，并解析输入神经元的基因表达谱。
05 小鼠、猕猴全脑单细胞投射图谱
应用fMOST、VISoR等超高分辨率成像技术绘制小鼠、猕猴等模式动物的全脑介观神经联接图谱，开发模式动物介观图谱绘制流程，包括病毒注射、数据预处理、追踪、质检、配准、可视化、分析等覆盖全流程的图谱绘制工具。
06 神经环路建立的细胞分子机制
神经环路可谓已知宇宙中最复杂、最精妙的结构。探究大脑神经环路/神经联接的建立过程是理解脑和保护脑的必要基础。平台应用斑马鱼幼鱼发育快速、通体透明，以及长时程高时空分辨率在体成像等优势，系统解析中枢神经环路建立的细胞和分子生物学机制，揭示神经环路发育原理，为理解大脑复杂网络的建立过程提供理论参考，为脑发育相关疾病提供治疗思路和干预靶点。
07 意识产生的神经环路机制
诺贝奖得主Crick认为屏状核可能是意识产生的关键核团。屏状核与几乎所有大脑皮层脑区都有直接联接，是大脑内的联接中枢。应用fMOST技术绘制屏状核单神经元的投射图谱，重点查看屏状核单个神经元的轴突能否投射到大部分皮层脑区，能否大致整体覆盖屏状核内部，有望提供直接证据来验证屏状核是否具有快速整合多模态信息的联接基础，并进而研究意识产生的结构基础。
08 人类语言产生的细胞分子机制
小鼠全脑细胞分类与空间分布已经研究的比较清楚，但是人脑细胞空间分布图谱绘制处于起步阶段。我们将利用国际领先的大尺寸空间基因芯片优势，率先解析人类语言区的细胞空间分布，在人脑细胞图谱绘制全球剧烈竞争中占据领先位置，并结合分析猕猴语言同源区图谱数据，解析人类语言产生的神经环路和进化机制，为新型类脑智能开发提供重要基础。
