Der Kern des wissenschaftlichen Programms „Digital Life“ ist die Realisierung der digitalen Analyse des Lebens, und eine qualitativ hochwertige, dynamische und funktionale Lebensdatenbank ist der Grundstein dafür. Am 15. Juli 2025 veröffentlichte das Team von Cheng Heping in Scientific Data die Ergebnisse der Forschung "24-hour simultaneous mPFC's miniature 2-photon imaging, EEG-EMG, and video recording during natural behaviors", die fünf Jahre dauerte, um erfolgreich den ersten hochwertigen Datensatz zu erstellen, der die Kalziumtaktivität von Neuronen auf Millisekundengehalt, sekundäre Verhaltensaktivität und den Gehirnzustand auf Tagesgehalt abdeckt.

Die interne präfrontale Kortex (mPFC) ist der Kern der kognitiven und verhaltensbezogenen Regulierung des Gehirns, die an fortgeschrittenen Funktionen wie Entscheidungsfindung, Stimmungsregulierung und Aufmerksamkeit beteiligt ist, aber ihre Analyse der dynamischen Codierungsgesetze auf mehreren Skalen ist immer auf Probleme wie Verhaltensparadigme und Aufzeichnungsdauer beschränkt. Das Team stützt sich auf ein miniaturisiertes Doppelfotonmikroskop (mTPM), das in Kombination mit einem EMS-System und einer eingreifenden Verhaltensüberwachungstechnologie zu Hause entwickelt wurde, um erstmals eine 24-Stunden-kontinuierliche, multimodale synchrone Beobachtung von mPFCs von freien Mäusen zu erreichen, die erfolgreich einzellige Auflösung von Kalziumsignalen, ganzheitliche elektrische Gehirnaktivität, EMS und 12 natürliche Verhaltensdynamikdaten wie Essen, Bewegung und Schlaf erfassen. Die Studie registrierte insgesamt 526 künstlich geprüfte Neuronen und gewährleistete eine hohe Zuverlässigkeit der Daten durch den Aufbau eines strengen multimodalen Datenqualitätskontrollprozesses.

Die Datenbank ist derzeit die weltweit erste Sammlung von mPFC-Neuropopulationsaufzeichnungen, die einen vollständigen Zignachtzyklus, mehrkanale EEM und MSM sowie verschiedene natürliche Verhaltensparadigmen abdecken, um eine mehrkanale Integration des neuronalen Verhaltens von der Zelle bis zur Verhaltensskala und von der Sekunde bis zum Zignachtzyklus zu ermöglichen. Alle Datensätze werden über G-node für die akademische Welt freigegeben. https://doi.gin.g-node.org/10.12751/g-node.1762hn/ Diese hochzuverlässigen Daten bieten eine entscheidende Unterstützung für die Erkundung der Dynamik der neuronalen Population, der Gehirnzustandsveränderungsmechanismen und der Anwendung von KI-Algorithmen in realen Gehirndaten und sind eine wichtige Grundlage für KI-getriebene Lebensanalyse, digitale Zwillinge und Präzisionsmedizinische Anwendungen.

　　Forschungsteam

Der erste Autor der Abhandlung war Han Jiaying, Doktorandin des Frontier Interdisziplinären Forschungsinstituts der Pekinger Universität, und Zhou Fangxu, Postdoktorand des Fachhochschules für Zukunftstechnologie, und die Kommunikationsautoren waren Zhang Lifeng, Forscher des Nanjing Institute for Molecular Medicine Transformation Research der Pekinger Universität, und Zhou Fangxu. Das Team sagte, dass es in Zukunft weiterhin die Datenerfassung über die Modalitäten, Individuen und Aufgaben hinweg ausbauen und die Vorteile der "Multimodal Cross-Scale Biomedical Imaging Facility - Nanjing Joint Laboratory for Brain-like Intelligence" nutzen wird, um die tiefe Verknüpfung der imagonomischen Datenplattform mit dem wissenschaftlichen Programm "Digital Life" zu fördern, um "Seeing Life" in ein lesbares, simulierbares und vorhersehbares digitales Lebenssystem zu verwandeln.

[Referenz]

Han, J., Zhou, F., et al. Miniatur-2-Photonen-Bildgebung, EEG-EMG und Videoaufnahme während natürlicher Verhaltensweisen von 24 Stunden gleichzeitiger mPFC. Sci Data12, 1226 (2025). Doi: 10.1038/s41597-025-05527-2