Jiang 等人[14]研究了成年小鼠新皮层不同神经元的形态差异并初步证实神经元可被归类为有限的细胞类型，且每一种神经元类型都有其固定的连接模式。据此，可以大胆假设，不同类型的神经元、神经环路/网络与神经系统之间的关系，可以类比于化学元素、化合物与生命有机体，也可类比于分立的电子元器件（如电阻、电容、电感、三极管等）、基础电路（如电源电路、音频电路、放大电路等）与电子系统（通信电子系统、飞机电子系统、导弹电子系统等）。

关键科学问题主要包括：(ⅰ) 如何增强脑空间信息的示踪效率，实现对微观精细结构、介观完整形态和宏观整体信息的高对比度、完整标记？ (ⅱ)如何提高标记的特异性，实现不同类型神经元和脑细胞（可进一步区分为亚类）、神经环路、以及由多个环路所组成的神经网络乃至神经系统等不同层次结构和功能信息的示踪？如何实现针对特定类型神经元、环路和网络的稀疏数量可控、跨突触级数可控？

全脑范围脑连接的测量

全脑范围脑连接的测量主要研究不同尺度下全脑、高分辨精准成像与空间定位方法，建立与之相应的定位基准，并将数据采集过程标准化，实现具有明确空间尺度和定位含义的精细脑网络结构与功能信息的获取和分析，为提取脑连接时空特征提供跨层次、多尺度的大数据，从而揭示和掌握脑空间信息的时空变化特征及规律。

在介观尺度下最有特色的全脑范围脑连接的测量技术是以 MOST 为基础的系列全脑高分辨精准空间定位与成像技术[15~22]。此外，连续双光子层析成像[23]（serial two-photon tomography, STP）、光片照明显微成像[24]（light sheet microscopy, LSM）、多光子显微成像[25] 等也可以为研究脑空间连接信息提供部分技术支持。介观尺度的测量技术可以与宏观尺度的测量技术，如 fMRI[26]、正电子发射断层成像[27]（positron emission tomography, PET）、脑电[28](electroencephalogram, EEG)、功能近红外光学成像[29~31]（functional near-infrared imaging, fNIRI）、X 射线计算机层析成像（X-CT）、超声成像等，以及微观尺度的成像技术，如电子显微镜成像[32]、超分辨荧光纳米显微成像[33]等，相互配合与交互。脑空间信息测量的定位基准和数据采集过程的标准化是推动脑科学研究成果产业化的重要保障，这也是脑空间信息测量技术最迫切需要解决的问题。

关键科学问题主要包括：(ⅰ) 如何实现介观和微观尺度下脑连接空间信息的获取？现有技术已能解析宏观尺度下的脑连接，但仍缺乏介观和微观空间尺度水平时空变化的测量手段。(ⅱ) 如何建立不同尺度的定位基准？定位基准是在不同条件下所获取的脑空间信息进行匹配及比较的前提条件。目前，宏观尺度的定位基准已初步建立，尚缺乏介观及微观尺度的定位基准，亟待确定。(ⅲ) 如何实现测量标准化？测量设备及测量过程的全过程标准化管理是保证脑空间信息数据可靠性和有效性的重要前提，也是开展对比性研究的重要基础。

脑连接的可视化

研究内容主要包括脑空间信息的数据可视化、科学可视化、信息可视化和知识可视化[34~36]。可视化的目标是将跨层次、多维度的脑空间信息时空变化过程，通过运用高维数据场、虚拟现实等技术直观、高效地呈现出来，以供用户观察、模拟和计算。开展脑连接的可视化研究一方面需要建立涵盖数据管理、运算、分析和展现等手段在内的一整套技术方案，另一方面还要构建数据编码标准、数据表示标准、数据质量标准、数据交换标准、空间定位标准、流程控制规范等完整标准体系。实现脑连接的可视化首先要完成脑空间信息大数据的数字化和知识化，其中，数字化又是知识化的基础，研究从多维图像大数据中准确、高效地分割重建出脑区核团、神经元形态等特定结构，实现图像到图形的变换。知识化是研究运用计算机辅助技术并结合专家知识，将数字化的图形图像数据准确变换为结构化的知识，并通过数据库、图谱等基本组织形式对脑空间信息知识进行收集、分类、检索和调用。