印度科學家發表 ANCHOR：全球最詳盡的人類腦幹 3D 圖譜

繪製大腦隱藏的控制中樞

一個多世紀以來，神經科學家研究人腦的方式，很像早期製圖師繪製未知地域：從零散的觀察中逐步拼湊出廣闊的地貌。即使到了今天，病理學家診斷阿茲海默症時，通常也只會檢視少數幾份組織樣本；而人腦約含有 860 億個神經元。這個狹小的觀察窗口，讓大腦有很大一部分仍不為人所見。

印度理工學院馬德拉斯分校（IIT-M）蘇達・戈帕拉克里希南腦科學中心（SGBC）的科學家相信，他們已朝填補這項缺口邁出重要一步。他們製作出一份據稱是全球最詳盡、達細胞解析度的人類腦幹 3D 圖譜。這份數位地圖名為 ANCHOR，是「人類腦幹神經化學特徵分析與 3D 重建圖譜」（Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction）的縮寫，讓研究人員能從整個大腦的 MRI 掃描一路探索到單一神經細胞，同時保留所有結構的精確位置。

這份圖譜整合了胎兒、兒童及成人大腦的 500 多個組織切片。八種稱為免疫染色的化學標記，有助於區分不同的神經化學細胞類型。成果辨識出腦幹中 200 多個腦細胞群集與神經路徑。有別於成本較高的分子圖譜，ANCHOR 以高解析度顯微鏡影像為基礎，讓細胞解析度的詳細繪製更為實惠，也更容易擴大規模。

這項計畫在印度理工學院馬德拉斯分校舉行的第三屆 BRICS 神經科學研討會 2026 期間發表，政府、學界與慈善界領袖均出席活動。這次發表既象徵一項科學里程碑，也展現印度在全球神經科學領域日益重要的角色。

腦幹為何一直是神經科學的最後疆域

腦幹只占大腦底部一小部分，卻是維持生命的關鍵。它連接大腦與脊髓，並掌管呼吸、心跳、血壓、睡眠、清醒、體溫及運動。腦幹內微小細胞群受損，可能造成災難性後果；但其結構密集，長期以來使詳細繪製工作困難重重。

SGBC 資深科學家、計畫主要研究人員之一 Mihail Bota 博士指出，腦幹也透過脊髓，扮演連接大腦與身體其他部位的重要橋梁。腦幹包含十二對腦神經中的十對，並在自主神經功能、情緒調節及目的性行為中發揮重要作用。

繪製這個區域特別困難，因為數千個神經細胞與纖維路徑緊密擠在狹小空間內。腦幹的結構高度異質，不同細胞核與控制中樞會在極短距離內出現或消失。由於無法在活體患者身上安全地對腦幹進行切片取樣，研究人員只能仰賴死後組織、薄切片、染色、影像及計算重建。這項緩慢而仔細的工作，限制了過去圖譜的規模與細節。

科學家已相當詳盡地繪製數種動物的大腦，但人腦的圖譜仍相對缺乏，因為人類腦組織的詳細研究並不多。每個人的大腦都獨一無二，加上倫理、技術與後勤障礙，大規模人體研究不易進行。ANCHOR 直接以人類組織為基礎，提供高解析度參照資料，有助於彌補這項缺口。

打造 ANCHOR：從 500 個切片到數位圖譜

ANCHOR 團隊開發出高通量腦部影像與運算平台，能將整個人腦轉換為達細胞解析度的 3D 資料庫。捐贈的大腦採集後，會在嚴格控管的時間範圍內進行處理，流程由此展開。SGBC 主任 Mohanasankar Sivaprakasam 教授形容，腦幹大致像一根胡蘿蔔，會被切成厚度僅 10 至 20 微米的切片。1 微米約為一根人類頭髮寬度的五分之一，因此每一刀都極為精細。

接著，這些切片會經過化學與生物處理，再以數位方式繪製並標註。先進的人工智慧影像工具與高效能運算，能以極高精度對齊切片，重建出腦幹的 3D 結構。約 20 名科學家花了 18 個月，手動分析 200 多個腦部切片，並將 MRI 掃描、顯微解剖結構與 3D 重建整合為單一圖譜。

研究人員將八種互補的免疫染色套用於組織切片。這些化學標記如同濾鏡，可凸顯不同的神經化學細胞類型。成果是一項多模態資源，整合 MRI、區塊表面影像及細胞解析度組織學。研究人員可以透過多種解析度與染色方法，檢視腦幹中的任意位置，揭示原本可能無法看見的解剖與化學細節。

用於這類細胞解析度繪製的大腦，必須在嚴格條件下採集與處理。團隊必須制定專門流程，以維持組織完整性，並清除可能干擾影像的殘留血液。這項工作需要神經科學家、神經解剖學家、組織學專家、影像專家及計算科學家的專業協力。

連結整體腦部掃描與單一細胞

現代神經科學長期分屬兩個不同領域。MRI 能呈現整個大腦，卻缺乏細胞細節；顯微鏡能呈現單一細胞，卻只能觀察孤立的切片。這些切片與整體結構之間的空間關係往往就此流失。這道落差使臨床醫師與研究人員無法將掃描影像中的大腦，與顯微鏡下的大腦一一對照。

ANCHOR 試圖縮短這道落差。使用者可以從 MRI 上看到的整個腦幹一路放大至單一神經元，同時保留精確的空間關係。這種整合正是這份圖譜與眾不同之處。它不只是另一張解剖示意圖，更是醫學影像與細胞病理學之間的橋梁。

與哈佛醫學院及紐約大學有合作關係的神經病理學家 Rebecca Folkerth 博士，曾與 SGBC 團隊合作。三十多年來，她檢視過數千個大腦，並形容這項新資源實現了她長久以來的職業夢想。

印度的中心所創造的，正是我職涯初期夢想中的成果：讓腦部掃描能與大腦的顯微解剖結構相互對照。

印度塔塔基礎研究院神經科學家 Shubha Tole 博士形容，這項計畫是工程、神經科學與醫學的「前所未有的整合」。她表示，這項計畫讓印度躋身國際舞台。

冷泉港實驗室腦科學家 Partha Mitra 博士曾協助設計並建立印度理工學院馬德拉斯分校的人類腦部組織學計畫。他表示，詳細的腦部圖譜可能對神經疾病研究帶來深遠影響，逐一揭示受阿茲海默症或自閉症等疾病影響的大腦，與健康大腦有何不同。

從帕金森氏症到中風：ANCHOR 能揭示什麼

這份圖譜不是診斷工具。它最大的價值，在於協助科學家提出問題。透過比較健康腦幹圖譜與病變組織，研究人員或能更深入了解帕金森氏症、中風、阿茲海默症及嬰兒猝死症候群（SIDS）等各類疾病。

帕金森氏症與黑質中逐漸流失的多巴胺神經細胞有關，而黑質位於腦幹內。中風可能以目前尚未完全了解的方式損傷組織。阿茲海默症則與腦幹區域的變化有關。更精確的圖譜或能讓神經外科醫師更有把握地在大腦最精細的區域之一進行手術。

Folkerth 博士以中風為例。她表示，這份圖譜揭示了新特徵，可能有助醫師保留已受損、但尚未無法修復的腦組織，進而改善患者的治療結果。

Mitra 博士也指出，ANCHOR 這類圖譜或能協助解釋感染（包括 Covid-19）如何引發長期神經損傷。腦幹掌管呼吸與覺醒等功能，因此了解病毒或發炎如何影響腦幹細胞，可能為感染後病症研究開拓新方向。

其他應用可能包括睡眠醫學、發育障礙及年齡相關變化研究。腦幹在胚胎發育早期便開始形成，並在胎兒仍在子宮內時迅速建立關鍵神經連結。到了生命後期，腦幹的若干結構會開始流失神經元。在辨識疾病造成的異常之前，先了解這些正常的發育與老化變化至關重要。

開放科學、全球合作與 BRICS 發表會

ANCHOR 於 6 月 5 日至 7 日在印度理工學院馬德拉斯分校舉行的第三屆 BRICS 神經科學研討會 2026 期間發表。這場研討會匯集了來自 BRICS 國家的神經科學家、臨床醫師、學者及研究人員。印度政府首席科學顧問 Ajay Kumar Sood 教授以主賓身分出席發表會。出席者還包括 Infosys 共同創辦人、SGBC 主要支持者 Kris Gopalakrishnan，印度理工學院馬德拉斯分校校長 V. Kamakoti 教授，以及 SGBC 主任 Mohanasankar Sivaprakasam 教授。

Sood 教授在活動中致詞表示，這些圖譜有助辨識腦幹病灶中受影響的特定細胞群，對臨床應用可能至關重要。他稱這項計畫是神經生物學領域的一大成就，並肯定該中心串聯不同機構、國家與學科的努力。

這是神經生物學領域的一項重大成就。這是一套整合 MRI、組織學與詳細化學結構的多模態架構。它將成為目前最詳盡、最全面的人類腦幹圖譜，並以數位形式公開提供。

這項計畫也仰賴印度醫療機構協助取得組織。CMC Vellore、Government Kilpauk Medical College、Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research，以及 MediScan Systems 協助取得不同年齡與背景人士的大腦。醫院、工程師與神經科學家之間的合作，是完成這份圖譜不可或缺的一環。

研究人員已透過網站 anchor.humanbrain.in 公開提供 ANCHOR。開放取用是這項計畫設計的核心。團隊希望這份圖譜成為共享的基礎設施，而非僅供內部使用的資源。

更宏大的任務：繪製涵蓋生命歷程與疾病的 100 個大腦

ANCHOR 是 SGBC 更廣泛計畫的一部分，目標是繪製涵蓋不同生命階段與神經疾病的人腦完整細胞解析度圖譜。2024 年，該中心發布了發育中胎兒大腦的詳細圖譜 DHARANI。研究人員目前正製作其他圖譜，涵蓋懷孕第三孕期、幼兒期及各種神經疾病。

正在進行的計畫之一，是製作一份受缺血性中風影響的大腦詳細圖譜；團隊預計在一年內發布。該中心計畫對涵蓋不同生命階段及神經疾病（包括阿茲海默症與失智症）的 100 多個完整人腦進行影像分析，建立參照資料庫，揭示疾病如何逐一改變大腦細胞。

Sivaprakasam 教授表示，這項成果既是科學成就，也將讓醫學與臨床實務大為受益。臨床醫師首次能以遠高於 MRI 或 CT 的解析度，詳細了解腦幹的樣貌。他預期這項成果將應用於腦部手術等領域。

該中心主要經費來自 Infosys 共同創辦人 Kris Gopalakrishnan 及其妻子 Sudha Gopalakrishnan 的基礎捐助。此外，中心也獲得私人機構與慈善組織的補助，以及印度政府的種子資金支持。目前團隊有 200 多名研究人員、工程師與技術人員，並與約 20 個國家的合作夥伴共同研究。

我希望這項工作能為全球神經科學作出重要貢獻。在印度，我們重視平價科學與平價技術，因為科技終究必須服務社會與人民。

塔塔基礎研究院生物科學系資深教授暨共同主席 Vidita A. Vaidya 教授表示，ANCHOR 這類開放取用的研究資源，對推動國際合作與加速發現至關重要。她認為，印度正逐漸成為重要的全球神經科學研究中心，而 SGBC 在神經解剖學領域居於領先地位，並正拓展至空間轉錄體學，將分子細節疊加到細胞圖譜上。

重點整理

• 印度理工學院馬德拉斯分校蘇達・戈帕拉克里希南腦科學中心的研究人員發布 ANCHOR，這是一份免費、達細胞解析度的人類腦幹 3D 圖譜。
• 這份圖譜整合 MRI、高解析度組織學及八種神經化學標記，涵蓋胎兒、兒童及成人大腦的 500 多個組織切片。
• 圖譜辨識出 200 多個腦幹細胞核與纖維束，讓科學家能從整體腦部掃描一路檢視到單一神經細胞。
• 腦幹掌管呼吸、心跳、血壓、睡眠、清醒與運動，因此詳細圖譜對臨床研究至關重要。
• 可能的應用包括帕金森氏症、中風、阿茲海默症、睡眠障礙、SIDS 研究及神經外科手術規劃。
• ANCHOR 目前是研究資源，而非診斷工具；相關研究已以 bioRxiv 預印本形式發布，仍待同儕審查。
• SGBC 計畫繪製涵蓋不同生命階段與神經疾病的 100 多個完整人腦圖譜，延續 DHARANI 胎兒大腦圖譜等先前成果。