5月13日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所王立平、蔚鹏飞团队在计算神经行为学领域的最新研究成果发表于《自然·通讯》。研究团队自主研发了一种多视角、三维自动化行为采集设备，并提出一类通用动物三维行为图谱框架“Behavior Atlas”。深圳先进院脑科学研究所博士生黄康、硕士生韩亚宁为第一作者，深圳先进院研究员王立平、副研究员蔚鹏飞为通讯作者。 

　　蔚鹏飞是深圳先进院培养的第一批博士生之一，如今在深圳先进院已经成长为一名独当一面的研究骨干。他由衷地说：“深圳先进院给了我宝贵的成长机会，让我有机会学以致用，并能开展跨学科的研究，科研成果获得国际同行的认可，下一步我要在源头创新和产业化道路上继续前进。” 

　　客座学生成长为正式博士生 

　　2008年，蔚鹏飞还是一名西安交通大学医学工程专业的硕士生，由于对脑机接口方向特别感兴趣，就来到深圳先进院神经工程研究中心做客座学生。 

　　“在硕士阶段，我对脑机接口技术非常感兴趣，所以当时跟医工所AF教授明尼苏达大学的贺斌老师从事相关的工作。在当时我们已经在实验的原型设备上，实现了通过采集人在想象运动过程中的脑电信号，去驱动控制鼠标光标或虚拟手。但是随后脑机接口技术陷入了近10年的沉寂，从我个人的角度看，是因为在当时我们只是从工程技术上初步取得了进展，但我们对于大脑这个黑箱的工作机制原理理解太少了。所以在我继续准备申请博士过程中，我开始考虑将研究方向转为对大脑神经系统工作机制的研究。” 蔚鹏飞坦诚相告。 

　　“那时候，深圳先进院发展速度非常快，每年都有不少年轻的海归学者凭着对未来的美好憧憬陆续来到这里扎根，2009年，王立平博士从美国斯坦福学成归来，那时我本打算继续赴美深造，但我跟他交流过程中发现他是光遗传学技术的发明人之一，这项技术的核心是通过基因工程改造神经元，使其可以被特定波长的光精确的控制，为神经科学的研究打开了一扇前所未有的大门，而在当时我也是刚刚了解到这项新技术并非常神往，能碰到该技术的原始贡献者之一实在太令人激动了。”蔚鹏飞回忆起这段经历仍非常兴奋。 

　　“在这些年来，我的导师王立平老师经常对我说，科学家的责任是追求真理，寻求人类知识的边界并设法突破。实现这一目标，很多时候，单枪匹马远远不够，只有一个开放包容的心态，才能与别人更好地合作。因为知识更新太快了，没有谁能一下子掌握所有的新技术，只有通过多个实验室联手合作，跨界、交叉地深入研究，才能推出最有价值的科研成果。这些话到今天我都反复受用，在当时我更是被他身上的人格魅力深深感染，从而毫不犹豫的决定留下来同他一起开展研究工作，在深圳先进院攻读博士学位继续深造。 

　　大胆走上原创科研的道路 

　　2014年，蔚鹏飞顺利通过了深圳先进院历史上首次由中科院院士担任评审组长、3位“杰青”组成的博士毕业考核专家委员会的严格评审， 2015年脑所成立后，并凭借其出色的学术能力很快取得了研究进展，蔚鹏飞取得多项国家和地方级的科研项目和人才资助，于2016年被深圳先进院提前破格晋升为副研究员。 

　　蔚鹏飞说：“研究大脑神经环路将是揭开大脑工作机制、理解脑疾病发生、发展规律的必然途径，而人类对大脑的研究方法正在发生着巨大的变革，比如光遗传学神经调控技术的出现就依赖于基因工程改造、光学物理学、神经生理学、电子信号工程等多学科的融合。我的科研态度是坚持走原创科研的道路，面对新的知识体系要敢于接受挑战，用开放的心态与其他学科的同仁们开展紧密合作，进行融合创新。真正的原创性工作不可能依靠一个人的力量完成，因此一定是找到不同的团队，一起瞄准新的科研目标共同努力来完成，好比拼图一样，必须补齐技术短板，才能有希望取得突破。我们团队包括神经生物学专业、生物工程学、电子信息学、人工智能等多个方向的专业人才，这是一支学科交叉、国际化的科研团队。” 

　　在王立平的带领下，蔚鹏飞作为主要贡献者取得了科研工作的一系列突破。中科院战略性先导专项—脑功能链接图谱计划启动后，王立平、蔚鹏飞课题组联合专项另外五家单位，共同在此问题上开展攻关，最终取得了具有突破性意义的原创成果，首次证实大脑中高度保守的皮层下神经通路介导的本能恐惧行为，为皮层下神经通路存在性假说提供了最直接的实验证据。2015年，论文发表在国际学术期刊《自然·通讯》杂志后，很快引起的国际的关注。2018年，蔚鹏飞同王立平团队一起获得了广东省自然科学一等奖。 

　　脑科学产业化的前景很美好 

　　“近年来，我进一步在深入思考的一个问题是，我们研究大脑的核心目标是去理解复杂的神经环路和网络如何去控制我们的认知与行为，但是在现有神经科学实验研究中，我们对行为观测和定量描述的技术还停留很粗糙的阶段，”蔚鹏飞坦率地说。目前，光遗传学、高通量神经电极、活体显微成像等新技术在神经科学领域获得突破性变革，但在行为观测手段上和收集方式上仍然相对简化，他思考能否用人工智能手段精准地观察动物行为。与此同时，计算神经行为学也成为了美国“脑计划”的一个重要研究方向。 

　　《自然·通讯》上发表的最新研究成果，是蔚鹏飞所在的研究团队历时两年，利用自主研发的行为采集设备，能够获取动物三维立体的运动姿态，并根据动物行为类似语言一样的层次结构，提出了一种层次化动物行为分解模型，将连续、复杂的行为简化为可以被人们理解的动作模块。该研究已在自闭症模型小鼠进行了行为鉴定，成功实现在亚秒级自动精确识别其特征性的行为异常。 

　　“这不仅仅是一篇学术论文，而且是可能产业化的一项科研成果，因为临床前药物的评估，必须对实验动物的行为进行分析，我们的成果为动物行为观测提供了更科学的手段，因此科研机构纷纷向我们发来了订单，相信不久的将来，制药企业也会找上门来，”蔚鹏飞透露，目前正在开展这个方面的产业化工作，“王立平牵头成立了深圳脑科学产业创新中心，力争把产学研链条打通，推动脑科学成果尽快产业化，我相信这项开创性的工作只有在深圳才能尝试做成功。” 

　　同时，蔚鹏飞另一项脑机接口技术类的项目近年来也在开展产业转化的相关工作。“多年以来，根据我们在无创脑机接口技术上所积累的研究成果，我们一直也在思考另一种应用方式，即通过无创神经电刺激调控的方式，干预人的脑电波，从而达到对认知和运动功能改善和强化的目标。”2018年，这项技术获得了首届“率先杯”未来技术创新大赛的优胜团队奖，随后蔚鹏飞等人通过技术转化入股的形式，成立了深圳中科华意科技有限公司，专注于无创神经调控技术和产品的研发，目前其针对老年人认知功能改善的一款产品正在II类医疗器械注册证，有望于明年上市。   

　　“我是深圳先进院培养的学生，见证并参与了脑认知与脑疾病研究所、深港脑院的成立。2018年，依托深圳先进院与香港科技大学等单位共同牵头成立了深港脑院，并承担了‘脑解析与脑模拟重大科技基础设施’的建设。实际上，脑科学与类脑智能技术产业已经形成了千亿级美元的蓝海市场，脑科学、脑认知、脑智能和脑疾病等领域的研究发展正在酝酿重大应用突破和产业变革，我们有大量的工作要做。”蔚鹏飞说，“如果要我对未来的中科院深理工学子说一句话，那就是要勇于接受挑战，成为最好的自己。”  

　　人物简介 

　　蔚鹏飞，博士，深圳先进院脑认知与脑疾病研究所，副研究员，课题组长、中科院青年促进会会员、深圳市青年科技奖获得者、深圳市地方级高层次领军人才，多年来致力于脑科学研究和应用领域的关键技术研发，在对大脑神经环路基本运作规律的基础研究领域中取得了具有国际影响力的原创进展，发展高时空精准的神经环路调控技术体系方法，研发非侵入脑功能调控的技术和装备，在脑科学成果创新转化领域率先取得突破；论文发表在《自然·通讯》，《IEEE神经系统与康复》等杂志，在解析大脑本能行为的神经环路处理机制中获得重要突破，被Nature、Cell等杂志及其子刊多次引用；作为核心发明人在行为神经科学科研仪器和无创神经调控技术中，申请国家发明专利45件，其中已授权17件，申请PCT专利9件；专利实现成果转移转化金额累计540万元。承担广东省类脑智能系统重点研发专项子课题（2019），中科院仪器研发专项（2017）等。 

蔚鹏飞