如果说大脑是人体最精密、最神秘的器官，那么理解它的运作方式、甚至让它与机器“对话”，便是人类科学探索的前沿挑战之一。在怀柔科学城，脑认知机理与脑机融合交叉研究平台正致力于解开大脑的密码，架起神经科学与智能技术之间的桥梁，推动从“读懂大脑”到“连接大脑”的跨越。

脑认知机理与脑机融合交叉研究平台外景

该平台是北京市布局的第二批交叉研究平台之一，由中国科学院生物物理研究所和北京怀柔科学城建设发展有限公司共同建设，市发展改革委批复立项，怀柔科学城管委会保障实施。项目总投资约3亿元，建筑面积约3万平方米，已于2025年11月27日通过性能工艺验收，正式进入试运行阶段。

该平台将 推动怀柔高端医学影像、生命科学仪器、生物医药、人工智能产品等相关领域的产业化发展，并与脑认知功能图谱与类脑智能交叉研究平台共同构成脑科学与智能技术交叉研究的国际前沿基地，进一步丰富脑与认知、智能科学和神经医学研究理论，带动我国脑与认知学科、智能学科等学科发展，助推我国医疗诊断和人工智能产业链升级和医疗机构临床解决方案优化。此外，还将与多模态跨尺度生物医学成像设施衔接，为国家脑计划和人工智能战略的实施提供前沿性、综合性和支撑能力世界一流的科研平台。

平台建设内容及技术能力

平台包括6大子平台：人脑认知功能研究平台、脑认知分子神经机制研究平台、脑网络组图谱平台、脑研究模式动物支撑平台、脑科学技术创新平台和脑机融合智能平台。建成了从分子到活体的不同层次上，以人和清醒态动物神经功能活动的动态观测与创新的神经调控技术相结合为特色的脑科学研究平台。

脑认知分子神经机制研究平台

人脑认知功能研究平台：结合高时空分辨率脑成像与调控技术，系统研究人脑神经活动与认知行为的关系，揭示高级认知功能的神经基础。

脑认知分子神经机制研究平台：通过单细胞测序技术和遗传学调控，深入解析神经元及神经网络的功能与行为机制，绘制认知过程的分子神经图谱，研究高级认知行为神经网络的功能活动，解析神经元—神经网络—行为学的调控通路。

脑认知分子神经机制研究平台

脑网络组图谱平台：突破脑网络图谱绘制的技术瓶颈，发展适用于非人灵长类的神经元标记与脑透明技术，推动微米分辨率高通量成像，为全脑尺度图谱提供新方法。

脑研究模式动物支撑平台：结合多种模式动物优势，研究认知活动的脑机制，为脑认知功能及相关疾病研究提供多样化模型支持。

脑科学技术创新平台：融合多模态先进脑成像与神经调控技术，推动脑认知科学的技术创新，实现对高级认知功能的精确解码和再编码。

脑科学技术创新平台

脑机融合智能平台：结合神经活动监测与调控技术，探索脑网络的结构与功能活动，通过脑机接口提升信息处理效率与实时通信，为认知功能修复提供支持。

平台具备六大关键技术能力：以“显微尺度”精绘神经元结构与功能图谱，能够对神经元结构与功能的多模态、高分辨、特异性进行深度解析；以“环路视角”动态追踪并干预行为背后的神经信息流，实现对神经环路多层次、行为相关的动态检验、调控与预测；以“无创方式”解码人类及近亲动物高级思维的神经密码，揭示低侵入或非侵入地研究人及非人灵长类动物在高级认知过程中的神经环路机制；自主研发前沿工具，赋能下一代脑科学研究，支持神经科学相关遗传学、信息学工具的改进与研发；搭建高效双向“脑-机对话”桥梁，构建人脑与计算脑之间的高速信息通信通道，探索通用智能新路径；解析脑疾病的异常改变机制，为精准诊疗提供科学靶点，系统研究疾病状态下的脑结构和脑功能改变及其神经机制。

代表性关键技术突破与产业应用

平台在关键仪器与研究方法上取得系列突破，为前沿研究提供了颠覆性“工具”：

新型可穿戴式脑磁图技术

开发了新型可穿戴式脑磁图技术——原子磁力计脑磁图，这种基于常温灵敏磁探测的脑磁图技术，时空分辨率可达到毫米/亚毫秒尺度，不仅可以实现设备的可穿戴式长时间记录，还可在提供更好诊断性能的同时，降低运行成本（相比传统超低温脑磁图，降低两个数量级）。其方舱式移动设计能便捷深入医院、社区等场景，极大拓展了在脑科学研究、疾病诊断与脑机接口领域的应用边界。

15.2T 超高场磁共振成像仪

通过先进技术集成，成功研制出国内场强最高的15.2T磁共振成像仪。该设备拥有1000 mT/m的最大梯度强度与10000 T/m/s的最大切换率，并搭载4通道射频接收系统与低温探头，支持1H、31P、13C、23Na、19F、2H等多核素成像。极高的场强将活体动物成像的空间分辨率提升至全新水平，为神经科学、认知科学及临床疾病机制研究提供了强大工具。同时，该设备也为新型脑机接口探针与电极的性能测试与优化设计提供了关键平台。目前，这台15.2T动物磁共振成像仪已正式对外开放预约，用户已涵盖生物物理所、北京大学、化学研究所、中国科学院大学等多家单位，将显著增强怀柔科学城在动物影像领域的科研服务能力。

多模态行为耦合的“认知基本单元”解析范式

通过整合高精度眼动、视觉呈现与肢体运动检测“三位一体”的技术，构建出一台认知科学的“超级显微镜”——多模态行为耦合的“认知基本单元”解析范式。其支撑着“多认知、多学科、多尺度、多进化层次”的理论框架，致力于解析“认知基本单元”这一核心问题。

目前，平台的核心技术能力正转化为面向市场的服务， 主要支撑四大产业方向：

脑机接口：可为用户提供神经信号解码、闭环调控系统、高性能接口器件测试等服务，主要用户群体包括医疗康复设备企业、神经科技公司等；

人工智能：输出脑启发算法、认知计算模型与融合智能系统，主要用户群体包括AI研发机构与科技企业等；

磁共振成像技术：可为用户提供超高场设备共享、成像序列优化与多模态融合方案，主要用户群体包括科研机构与医疗器械公司等；

新型脑磁图技术：推动可穿戴脑磁设备在科研、临床与教育领域的应用，主要用户群体包括医院、高校及健康科技公司等。

未来，平台将 围绕科研突破、产业转化与能力建设三大方向协同发展——

聚焦“认知基本单元”等重大科学问题，利用15.2T磁共振、可穿戴脑磁图等尖端设备开展攻关，推动多模态研究范式的创新与应用。

建立技术验证中心，推动脑机接口、康复医疗、类脑智能等技术的转化与孵化，与企业共建实验室，加速成果产业化。

扩大设备开放共享，加强与在怀柔科学城布局的科技设施有效协同，举办国际学术活动，提升平台的全球影响力与服务水平。

以脑为桥，智启未来。怀柔脑认知与脑机融合平台将持续深耕前沿、链接产学研用，在破解脑科学奥秘、催生智能新生态的道路上稳步前行，为国家脑计划与人工智能战略注入源源不断的创新动能。

撰文/编辑 王小义