蒲慕明院士（1948-）

1974年夏天，美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物学实验室，一位刚获得生物物理博士学位的年轻人漫步在新书展览场。他随手翻开一本名叫《论发育》的书，一下子就被迷住了——书中描述的细胞如何生长、分化、形成复杂生命体的过程，像魔法一样吸引着他。

这位年轻人叫蒲慕明，原本是学物理的。他后来回忆说，那个下午改变了他的一生：“我决定去研究物理力在发育中的作用。”

谁能想到，这个偶然的决定，最终让一位物理学家成为国际顶尖的神经生物学家，并成为“中国脑计划”的领军人。

今天，就让我们走进蒲慕明院士的“神经世界”，看看他是如何用物理学的眼睛，揭开大脑奥秘的一角，又是如何带领中国科学家，在这场全球“脑科学竞赛”中跑出中国速度。

01  从物理到神经：一个“不务正业”的科学家

1948年，蒲慕明出生在南京，在台湾长大。1970年，他从台湾清华大学物理系毕业，远渡重洋到美国约翰霍普金斯大学攻读生物物理博士学位。四年后，他获得了博士学位，却对自己的未来一片迷茫——他的专业是物理，却对生物学充满了好奇。

那个改变他一生的夏天，他在伍兹霍尔遇到了贾菲教授——一位研究物理力在生物发育中作用的科学家。蒲慕明立刻加入了他的实验室，开始研究神经细胞的生长。

在那里，他建立了一套体外培养神经细胞的方法，并开始测量神经突起周围的电流。虽然这个实验最终失败了，但他很快被另一个现象吸引：外加电场可以诱导膜蛋白在细胞膜内移动。这个发现让他意识到，物理力确实可以影响细胞的行为。

1976年，蒲慕明在加州大学尔湾分校建立了自己的实验室。当时，神经科学界有一个热门问题：神经肌肉连接处的乙酰胆碱受体是如何聚集到突触后膜的？有两种假说：一是受体直接从细胞质插入到突触后膜；二是受体先在膜上随意扩散，然后被突触区分泌的分子“抓住”并聚集起来。

为了验证第二种假说，蒲慕明想出了一个巧妙的办法：他用不可逆的阻断剂局部灭活受体，在膜上制造出受体分布的不对称，然后测量这种不对称随时间衰减的速度，从而推算受体的扩散速率。

结果出来了——受体的扩散速率足以支持第二种假说！这个实验不仅解决了当时的争议，也标志着蒲慕明从膜生物物理完全转向了神经科学。他建立的“光漂白”技术，至今仍是测量细胞内蛋白扩散速度的标准实验方法。

02  揭秘突触可塑性——发现STDP时间窗口

1996年，蒲慕明搬到拉霍亚，与相邻实验室的科学家合作，开始研究一个更深层的问题：突触的效率如何受到电活动的影响？

这个问题源于神经科学的一个经典理论——赫伯学习规则，简单说就是“一起放电的神经元，连接在一起”。但具体需要多同步才能增强突触？一直没人知道。

蒲慕明团队设计了一个精巧的实验。他们以青蛙的视网膜-视顶盖系统为模型，给予两个共同支配同一神经元的视网膜神经节细胞不同时间间隔的刺激，观察突触效率的变化。

结果让他们大吃一惊：突触前后神经元放电的时间顺序和间隔，决定了突触是增强还是减弱。如果突触前神经元先放电，突触后神经元在20毫秒内跟着放电，突触就会增强；反过来，如果突触后神经元先放电，突触就会减弱。

他们绘制出了这个20毫秒的时间窗口，发现了“脉冲时序依赖性可塑性”（STDP）现象。如今，STDP已经成为神经科学和人工神经网络算法中通用的突触学习法则。蒲慕明的这项发现，被写进了世界各国的教科书。

03  回国创业——打造世界一流的研究所

1999年，蒲慕明做了一个让许多人惊讶的决定：接受中国科学院的邀请，回国创建神经科学研究所。

那时的中国神经科学还处于起步阶段，很少有人能发表国际顶尖论文。但蒲慕明定下了一个“不可能完成”的目标：所有加入的研究员，必须在4年之内发表一篇高质量论文。

“领域内大部分人都说这是不可能的，”蒲慕明回忆说，“但是我们定了目标后，4年之内每一个组都出了要求的文章。”

这些研究员大多是国内培养的，没有海外留学背景。蒲慕明给了他们好的资源、好的待遇，同时也给了他们压力。事实证明，只要目标明确、条件到位，中国科学家完全能做出一流的工作。

2016年，蒲慕明获得格鲁伯神经科学奖。颁奖词中有一句话：“他几乎凭一己之力，打造了世界一流的神经科学研究所。”

04  攻克世界难题——克隆猴“中中”“华华”诞生

你们都知道多莉羊吧？1996年，英国科学家第一次用体细胞核移植的方法克隆出羊，轰动了世界。但在多莉羊出生后的20年里，科学家们克隆出了各种哺乳动物，唯独灵长类动物一直没成功。

美国的国家灵长类中心做了20年，用了5万只猴卵，都没有成功。2012年，他们宣布放弃，说“太难了，不可能做成”。

蒲慕明看到这篇论文后，对团队说：“我们要真正证实，我们的平台可以做人家做不出来的工作。”他立下目标：8年内攻克克隆猴。

这个任务落到了孙强博士和刘真博士身上。他们带着十几个技术员，开始了艰难的探索。灵长类的卵特别脆弱，胚胎发育要求又高，一次次的失败让团队几近绝望。

“有可能是做不成的，”蒲慕明后来说，“但是他们也知道，原理上是可以成功的，只是还没有找到好的条件。”

屡败屡战，屡败屡战……2017年，奇迹终于出现了——世界首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生了！从目标设定到成功，他们只用了5年，比原计划提前了3年。

这项成果震动了世界科学界。它不仅证明了中国团队有能力做出世界一流的工作，更重要的是，为建立模拟人类疾病的猕猴模型打开了大门。

随后，团队又构建了生物节律紊乱的克隆猴模型，为研究自闭症、帕金森病等脑疾病提供了前所未有的实验工具。

05  绘制大脑“地图”——中国领跑的脑图谱研究

如果说克隆猴是“造工具”，那么绘制脑图谱就是“画地图”——把大脑里各种细胞的位置和连接方式搞清楚。

2025年7月，中国科学家领衔取得了重大突破：十项介观脑图谱研究成果在国际顶尖期刊《细胞》《神经元》上集中发表。

什么是“介观脑图谱”？就是要达到微米级别的分辨率——一个细胞体大约10微米，只有达到这个精度，才能看清细胞之间的连接规律。

这些成果有多厉害？研究人员首次绘制了猕猴前额叶皮层单神经元分辨率的全脑连接图谱，发现灵长类动物的神经元投射比小鼠更精确、更专注。这很可能构成了人类高级思考的结构基础。

他们还分析了屏状核——这是诺贝尔奖得主弗朗西斯·克里克在去世前最后一篇文章中关注的脑区，他猜测这可能是“意识中心”。蒲慕明团队把屏状核里所有细胞类型都分析清楚了，发现它与所有皮层脑区和皮层下脑区都有相互投射，是一个完美的信息整合中心。

蒲慕明说：“虽然中国脑计划起步较晚，但在大动物的全脑细胞空间转录组分布、细胞种类分布、细胞连接分析等方面，中国科研团队已处于领先地位。”

2025年9月，由蒲慕明发起的“国际灵长类介观脑图谱联盟”正式成立，汇聚了25个国家和地区的118名科学家。他们的目标是：在未来10至15年内，完成灵长类全脑介观神经连接图谱的绘制。

06  让失能者重获新生——脑机接口的中国突破

2025年4月，一个振奋人心的消息传来：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合复旦大学附属华山医院，成功开展了中国首例侵入式脑机接口临床实验。

接受手术的是一位四肢截肢的患者。手术后，他可以用意念操控计算机，和家人一起玩游戏、下棋，甚至还能打字。

这个脑机接口系统有多先进？赵郑拓研究员介绍说，马斯克的Neuralink要把整块颅骨贯穿，而他们只需要在颅骨上打薄一个5毫米直径的微孔。第一代系统只有2根柔性电极，第二代升级到8根，计划2026年推出的2.0版将达到256条信息传输通道，比目前临床试验产品多4倍，体积还要小1/3。

“在技术层面，2.0版出来后，将超过马斯克Neuralink公司的水平。”蒲慕明说。

更重要的是，从芯片到制造，全部都是国产的。

“我相信在两三年之内，中国将在脑机接口前沿领域与美欧并驾齐驱。”蒲慕明充满信心地说。

07  “一体两翼”——中国脑计划的宏大蓝图

2021年，经过多年酝酿的“中国脑计划”正式启动。作为主要推动者之一，蒲慕明设计了“一体两翼”的独特布局。

“一体”是基础研究——探索脑功能的神经原理，绘制大脑图谱；“两翼”是应用——一翼是脑疾病诊断治疗，另一翼是脑机接口和类脑人工智能。

这个布局比欧美脑计划更全面。欧盟的“脑计划”曾试图用超级计算机模拟人类大脑，但一直不成功；美国的脑计划更侧重技术开发。而中国的“一体两翼”，兼顾了基础研究、疾病防治和类脑智能。

在脑疾病防治方面，蒲慕明立下了“军令状”：要把老年痴呆的发病年龄往后延5到10年，让85-95岁的人群少受老年痴呆之苦；把自闭症儿童的退学率从30%降到15%。

这些目标能实现吗？蒲慕明团队的思路很清晰：用非人灵长类模型研究疾病机制，用脑机接口干预大脑状态，用电刺激帮助患者改善睡眠、调节情绪。他们已经在训练猴子识别镜子里的自己，希望这种非侵入式的干预手段能帮助自闭症儿童。

在类脑人工智能方面，蒲慕明看到了新的突破方向。他说：“目前基于大数据、大算力训练大模型的方式能耗太大，很难可持续发展。如何借鉴人脑高性能、低能耗的神经网络原理？这是未来五年类脑研究的一个重要方向。”

08  科学家的使命

蒲慕明常说：“一个有理想有抱负的中国科学家，要自己创业，英雄用武之地在中国。”

他不仅是这样说的，更是这样做的。1999年回国创建神经所，2000-2012年间还兼任美国加州大学伯克利分校的教职，2012年全职回到上海工作。2017年，他正式放弃美国国籍，再次成为具有中国国籍的公民。

“我内心从来都认为自己是中国人，在祖国的工作是我一生中对社会最大的贡献。”他说。

2024年10月，蒲慕明在《细胞》杂志发表回忆文章，引用苏轼的诗句作为结尾：

“人生到处知何似，应似飞鸿踏雪泥。泥上偶然留指爪，鸿飞那复计东西。”

蒲慕明院士用半个世纪的时间，在神经科学的雪地上留下了深深的指印。从发现STDP时间窗口到克隆猴，从脑图谱到脑机接口，他带领中国科学家一步步走近大脑的奥秘，让中国在世界脑科学的版图上占据了重要一席。

而这一切，都始于1974年那个夏天，一个物理学专业的年轻人，翻开了一本名叫《论发育》的书。

参考资料

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心. 蒲慕明院士：追寻问题之旅. 2024-10-30

上海交通大学溥渊未来技术学院. 蒲慕明：脑科学与类脑人工智能. 2025-10-20

中国新闻网. 解密大脑“微观地图” 中国科学家领衔取得批量脑图谱成果. 2025-07-11

上海交通大学新闻网. 蒲慕明院士讲述“神经生物学的回顾和前瞻”. 2025-09-15

凤凰网. 从0到顶尖，看中国脑计划的突围！专访蒲慕明. 2025-11-30

大公文汇网. 中国脑机接口 两三年内将比肩美欧. 2025-07-19

中国科学院神经科学研究所. 热烈祝贺蒲慕明所长当选中国科学院外籍院士. 2011-12-13

上观新闻. 平台好，不仅看硬件，关键是氛围——访中国科学院院士蒲慕明. 2025-11-25

凤凰卫视. 当“一念御万物”成为现实，AI有了喜怒哀乐……丨专访蒲慕明. 2025-08-12