北京时间 2026 年 4 月 18 日，北京师范大学王晓群教授联合中科院生物物理研究所李昂研究员、首都医科大学孙乐研究员、北京大学王征教授、北京师范大学吴倩教授团队，在Nature Communications发表重要研究成果，成功创建同体跨尺度脑环路研究新范式，破解了传统脑科学研究 “异体拼接、因果难定” 的关键技术瓶颈。

解析微观分子架构如何塑造宏观脑网络活动，是系统神经科学与精神医学的核心科学问题。传统影像转录组学多采用 “不同个体、不同模态、事后配对” 的研究路径，难以建立直接因果关联，严重限制跨尺度模型的验证与推广。

该团队在同一清醒小鼠体内，创新性整合光遗传功能磁共振（opto‑fMRI）、空间转录组、FosTRAP 标记与解剖投射示踪四大技术，首次实现活体全脑宏观功能表型与离体分子分辨率空间图谱的同步获取，完成从特定输入环路、丘脑网络响应到分子表达程序的全链条闭环解析。

研究揭示，内侧前额叶皮层与海马下托对丘脑的驱动模式存在显著差异，形成可区分的 “网络指纹”。团队进一步证实，丘脑 BOLD 信号并非 “黑箱”，能量代谢与基础生化相关基因可直接解释并预测宏观脑活动，为 fMRI 信号提供了坚实分子基础。同时研究提示，传统线性模型存在局限，更精细的环路特异性机制需依托非线性建模深入探索。

该成果将脑科学跨尺度研究从 “跨个体拼图” 升级为 “同体直接证据”，显著提升脑网络与分子机制关联的可靠性，为精神疾病环路异常解析、神经血管耦合机制研究提供全新技术框架，对推动小动物 MRI、分子神经科学与计算建模交叉融合发展具有重要引领意义。

共同第一作者：张长江、邹艺娟、卓良辰、刘希雅、钟穗娟

资助项目：科技创新 2030— 脑科学与类脑研究重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年科学家基础研究项目、新基石科学基金会、昌平实验室、中央高校基本科研业务费等。

王晓群，北京师范大学二级教授、IDG 麦戈文脑科学研究院院长，长期从事神经干细胞、人脑发育与跨尺度脑环路研究，成果发表于Cell、Nature、Science等国际顶级期刊，获北京市自然科学奖一等奖等重要奖项。本次同体跨尺度脑环路研究，是其团队在脑科学前沿领域的又一标志性成果