整合3400万脑细胞数据！全球首个AI神经科学研究巨工具问世，助力脑疾病治疗进入协作新时代

人类大脑是宇宙间最复杂的一个系统，其包含着高达860亿个神经细胞，并且这些神经细胞都不是孤立存在的，而是通过数量多达神经细胞上千倍的特殊连接点——突触，形成一系列实施各种不同功能的特有的神经环路，每一个突触部位都发生着结构和功能的不断变化，形成各种各样的相互作用。因此，如何系统性地理解这一庞大而精密的网络，一直是神经科学领域面临的终极挑战之一。

近日，该领域迎来重大突破，Allen研究所发布全球首个全面的AI驱动神经科学研究平台“脑知识平台”（Brain Knowledge Platform，以下简称“BKP”），该平台整合了超3,400万个脑细胞多模态数据（涵盖人类、灵长类动物及小鼠等多物种），通过汇编并标准化全球神经科学研究数据、AI赋能数据挖掘，打破基础研究与临床治疗的壁垒，从根本上改变了脑科学研究的协作模式，旨在加速中风、阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病的理解与治疗。

数十年来，全球各地研究人员在开展脑科学研究时，均面临着多重难以调和的差异：研究物种从模式动物小鼠到人类，采用的技术模态涵盖成像、测序等多种类型，对脑细胞类型的标注与分类更是各不相同，这导致了海量的数据犹如散落的拼图碎片，难以直接整合与对齐。更严重的是，碎片化的数据无法形成完整的脑功能图谱，让针对阿尔茨海默病、帕金森病等难治性脑神经疾病病变机制的研究始终难以推进。

“神经科学领域长期被‘碎片化’问题困扰，”Allen研究所数据与技术高级主任Shoaib Mufti表示，“不同的实验室在不同的物种、不同的模态下工作，对细胞类型的标记方式不同，数据集也难以对齐，这是制约脑病研究进展的核心瓶颈。”

为解决上述困境，BKP应运而生。该平台整合了来自数十个合作方、多个物种（如人类、其他灵长类动物和小鼠）以及从早期发育到老年阶段的样本数据，涵盖细胞类型和疾病指标等多样化信息。BKP的核心创新在于打造了脑科学研究的 “通用翻译器”，将全球分散的神经科学数据进行统一整合与标准化处理，包括单细胞转录组、空间转录组等多模态高分辨率数据，建立起涵盖基因表达矩阵、空间位置信息、细胞类型注释的标准化数据库。无论是不同物种的脑细胞数据，还是不同技术手段获得的研究结果，都能在平台内实现无缝对接与对比分析。

作为神经科学领域的里程碑式工具，BKP由Allen研究所联合亚马逊云科技、谷歌公司等科技巨头合作开发，其中亚马逊云科技负责构建支撑平台运行的核心计算基础设施，谷歌则专门开发适配神经科学研究的AI模型。此外，该项目获得了美国国立卫生研究院（NIH）“通过推进创新神经技术开展脑研究计划”（The BRAIN Initiative®）的重点支持，该计划致力于推动神经技术创新，助力人类破解大脑奥秘。

“就像人类基因组计划为基因研究提供了统一参考框架一样，BKP为神经科学提供了细胞类型的通用语言。”霍华德・休斯医学研究所研究员、索尔克生物研究所Joseph R. Ecker博士评价道，这种标准化变革将彻底打破科研协作的语言障碍。

BKP不仅仅是一个静态的数据库，更具备了超越传统研究工具的强大能力。平台搭载的AI系统不仅能自动处理海量数据，还能帮助科研人员挖掘人工难以察觉的隐藏模式与联系。例如，当研究人员聚焦帕金森病相关的特定脑细胞时，只需通过平台检索，就能瞬间获取该细胞在健康大脑、阿尔茨海默病患者大脑以及其他疾病状态下的行为模式。AI能够协助人们发现可能引领新治疗方案的相似性与差异性。

Allen研究所遗传工具图集中的小鼠大脑蒙太奇

除了核心的数据整合与AI分析功能，BKP还构建了一套 “从查询到行动” 的完整科研支撑体系。平台内置了丰富的遗传工具目录，当研究人员通过数据分析发现具有研究价值的脑细胞后，可直接在平台内获取所需实验工具，实现从科学疑问到实验室验证的一步到位，极大缩短了研究周期。

更值得关注的是，平台支持自然语言查询功能（ABC Atlas Assistant），科研人员无需掌握复杂的数据处理技能，只需用日常科研语言描述想要查询的分子或细胞特征，就能快速定位所需数据，这一设计大幅降低了海量数据的使用门槛，让更多研究者能够高效利用资源。

探索ABC Atlas Assistant如何通过交互式过滤、着色和内置指导简化大脑数据分析

Allen研究所在大脑图谱绘制领域有着深厚的积淀。“自2007年发布首个小鼠大脑图谱以来，我们一直致力于构建高质量的脑科学参考资源，”Allen研究所执行副总裁、脑科学主任曾红葵博士表示，BKP是在原有脑图谱基础上的革命性升级。

如果说早期的脑图谱如同普通地图只展示基础地理结构，BKP则像添加了地形、交通、人口等多层信息的智能地图，将细胞类型等关键信息作为核心 “图层” 融入其中，帮助科研人员更清晰地洞察大脑的复杂网络与功能逻辑，设计出更精准的实验方案。

对于脑科学研究而言，BKP的价值远不止于工具革新，更在于其对科研生态的重塑。通过打破研究壁垒，平台让全球科研团队能够基于统一的数据基础开展协作，使所有的研究成果可被发现和互联，避免了重复劳动造成的资源浪费，研究人员无需再花费数月时间去重新发现他人已经得出的结论，而是在已有工作的基础上，聚焦突破性研究。这将极大地帮助科学家将大脑作为一个完整的系统来理解，并开发出更有效的脑疾病治疗方法。

更重要的是，BKP同时整合了健康与患病大脑的细胞数据，首次将基础脑科学研究与临床实际需求直接联系起来。科研人员可以通过对比分析，精准定位疾病相关的病变细胞与分子机制，进而针对这些靶点开展针对性的治疗方案研发与验证，这将大幅提升脑病治疗药物与疗法的研发效率。

在全球范围内，阿尔茨海默病、帕金森病等脑神经疾病正给无数家庭带来沉重负担，但目前始终缺乏有效的治疗方案。BKP的问世，不仅为这些疾病的机制研究提供了全新视角，更搭建了从基础发现到临床转化的快速通道。随着更多科研团队加入平台、贡献数据，BKP的数据库将持续扩容，AI模型的分析能力也将不断提升，形成“数据积累-模型优化-发现加速”的良性循环。

BKP的发布也标志着神经科学领域正式进入了一个协同、标准化和智能驱动的新时代，不同国家、不同领域的科研人员将围绕共同的目标携手前行。面对全球34亿神经系统疾病患者的迫切需求，期待未来随着BKP的持续迭代与推广，科研人员能够实现新的治疗突破，为患者带来新的希望。

BKP链接：

https://brain-map.org/bkp

1.https://www.geekwire.com/2025/allen-institute-unveils-brain-research-tool-that-aims-for-aha-moments-by-connecting-siloed-data-using-ai/

2.https://alleninstitute.org/news/unveiling-comprehensive-ai-neuroscience-tool-brain-knowledge-platform/

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