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11月6日消息，“我們無法忍受人類仍舊對大腦如何工作知之甚少”。20多年前，英國生物學家、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克(Francis Crick)如此抱怨。 時至今日，大腦依舊是人類認知的黑洞。人類大腦大約有1000億個神經(jīng)元，它們?nèi)绾芜B接以及連接錯誤導致精神錯亂或是出現(xiàn)嚴重的神經(jīng)性疾病，目前人類并沒有弄清楚其中的奧秘。緊接著，全球人口老齡化時代的到來，阿爾茨海默綜合癥、帕金森綜合癥以及亨廷頓綜合癥等神經(jīng)衰退性疾病日益成為人類的健康負擔，人類迫切地希望知道：大腦是如何工作的。
兩年前，歐美科研強國紛紛吹響了探索大腦奧秘的號角。2013年4月2日，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動腦科學計劃(BRAIN Initiative)，歐盟、日本隨即予以響應，分別啟動歐洲腦計劃(The Human Brain Project)以及日本腦計劃(Brain/Minds Project)，國內(nèi)科研圈亦對此反響強烈，就在大家原本以為中國腦計劃也會提上議程時，激烈的討論之后卻是歸于平靜。 直到最近，“中國腦計劃”終于有了上線的時間表。2015年10月24日，在深圳國際基因組學大會上，根據(jù)中國科學院神經(jīng)科學研究所所長、中國科學院外籍院士蒲慕明的報告介紹，“中國腦計劃(China Brain Project)”不久會公布。
“中國腦計劃”：腦科學與類腦研究 據(jù)了解，“中國腦計劃”的名稱為“腦科學與類腦科學研究”(Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology)，主要有兩個研究方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導向的腦科學研究以及以建立和發(fā)展人工智能技術為導向的類腦研究。
這項由中國科技部、國家自然基金委牽頭的腦科學計劃，在經(jīng)過國內(nèi)專家2年時間內(nèi)數(shù)次討論及論證后，于2015年年初已向主管部門提交，預計中國腦計劃很快會啟動，最晚可能不會遲于2016年。根據(jù)蒲慕明介紹，該計劃將作為我國六個長期科學項目工程中的一個重要項目，長期資助，資助時間長達15年(2016-2030年)，至于資助力度有多大，目前尚不得知。 “中國腦計劃”主要解決大腦三個層面的認知問題：1)大腦對外界環(huán)境的感官認知，即探究人類對外界環(huán)境的感知，如人的注意力、學習、記憶以及決策制定等;2)對人類以及非人靈長類自我意識的認知，通過動物模型研究人類以及非人靈長類的自我意識、同情心以及意識的形成;3)對語言的認知，探究語法以及廣泛的句式結(jié)構(gòu)，用以研究人工智能技術。 蒲慕明稱，該計劃有望幫助我們從大腦圖譜到大腦認知(From Mapping to Understanding)這一過程有一個廣泛的理解。我們不僅能區(qū)分大腦不同區(qū)域的細胞類型，同時對大腦不同區(qū)域的功能結(jié)構(gòu)，大腦細胞之間的聯(lián)結(jié)也有一個全方位的認識。大腦認知則體現(xiàn)在，有關大腦細胞形成節(jié)點的分子以及遺傳因素，腦活動的形成以及行為產(chǎn)生的機理等方面。 腦計劃對我國基礎腦科學技術研究平臺有很大的提升，這些技術體現(xiàn)在神經(jīng)標記和神經(jīng)環(huán)路示蹤技術、大腦成像技術、神經(jīng)調(diào)節(jié)技術、神經(jīng)信息處理平臺等方面。此外，該項目有望建立一個腦圖像國家平臺，一個有關大腦功能失調(diào)的血液生物庫和大腦生物庫以及大腦健康訓練和教育中心，對于基礎腦科學研究來說，由此帶來的長尾效應非常明顯。蒲慕明也強調(diào)，中國執(zhí)行腦計劃擁有諸多方面的優(yōu)勢，例如中國靈長類動物種類和數(shù)量都非常豐富，在非人靈長類腦疾病模型上也處于世界領先地位。 除了能促進基礎腦科學外，“中國腦計劃”有益我們對大腦疾病的探索。該計劃一旦落實，未來我們有望通過分子、影像以及相關標記物，即可在大腦疾病的早期診斷和干預上發(fā)揮重要作用，通過大腦疾病的遺傳、表觀遺傳以及病理性功能失調(diào)等方面的研究，掌握大腦疾病的發(fā)生機制。我們?nèi)粘３Ｒ姷哪X功能障礙疾病，如自閉癥、心理障礙、抑郁癥、上癮以及神經(jīng)衰退性疾病阿爾茨海默綜合癥，帕金森等疾病是這項計劃首先要攻克的目標。 類腦科學研究，則主要應用于人工智能技術的研發(fā)上。通過類人腦神經(jīng)網(wǎng)絡模型和計算方法的建立以及通過類腦計算、處理以及存儲設備技術的研究，有助于我們對新一代人工智能機器以及類腦機器人等項目的開發(fā)。盡管包括霍金、比爾·蓋茨以及馬克斯在內(nèi)的業(yè)內(nèi)知名人士，憂慮人工智能的發(fā)展，但是這沒能阻止人工智能如火如荼地發(fā)展。“中國腦計劃”對這一領域顯然很重視，蒲慕明表示，這一領域多學科的結(jié)合能更好地理解腦科學以及人工智能技術。 事實上，上海腦計劃已先于“中國腦計劃”啟動。2015年3月27日，由上海科委主導，由復旦大學等十多家單位共同參與的“上海腦科學與類腦智能發(fā)展愿景”項目順利啟動。根據(jù)復旦大學類腦人工智能科學與技術研究院院長馮建峰在“2015浦江創(chuàng)新論壇”上表示，上海腦計劃未來主要目標在如下幾個方面：解析復雜數(shù)據(jù)、模擬腦工作，探究記憶、學習、決策等原理，模擬智能交互，大數(shù)據(jù)挖掘，智能醫(yī)療診斷等方面。如此看來，上海腦計劃與即將出爐的“中國腦計劃”的發(fā)展目標如出一轍。
歐美及日本雄心勃勃的腦計劃 兩年前，美國政府受人類基因組計劃影響，啟動探索人類大腦奧秘的腦計劃，其全稱為“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術開展大腦研究”計劃，該項目旨在通過創(chuàng)新型技術的開發(fā)以及應用，從而能更好地理解大腦的功能特征，幫助人類攻克阿爾茲海默綜合癥、帕金森綜合癥以及其他大腦頑疾。該計劃去年獲得美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)4600萬美元的資助后，今年10月1日，第二輪8500萬美元的資助計劃也已啟動。 歐洲腦計劃緊隨美國之后啟動，該計劃聯(lián)合歐洲26個國家、數(shù)百個實驗室，預計耗時10年，耗資12億歐元。事實上，早在2005年，由瑞士科學家Henry Markram牽頭的藍腦計劃(Blue Brain Project)就已啟動。不過歐洲大陸的腦科學研究由藍腦計劃過渡到腦計劃并非順風順水，很多科學家批評歐洲腦計劃頂層設計存在缺陷，因為目前我們?nèi)匀狈ι窠?jīng)元之間的聯(lián)結(jié)數(shù)據(jù)以及很好的假設模型。此外，也有科學家擔憂歐洲腦計劃可能對其他基礎科研經(jīng)費獲取方面產(chǎn)生不利影響。或許這些也是我國啟動腦科學項目時值得借鑒的經(jīng)驗。 日本政府也對腦科學研究興趣濃厚，緊隨美國和歐盟之后，宣布啟動日本腦計劃。該計劃為期10年，由日本理化學研究所(RIKEN)主導完成，旨在理解大腦如何工作以及通過建立動物模型，研究大腦神經(jīng)回路技術，從而更好地診斷以及治療大腦疾病。 腦科學研究是一個涉及多種學科融合、多個部門合作的大科學項目。它對我們更好地了解人類的大腦如何工作，認識人類心理，以及神經(jīng)性疾病大有裨益。相信不久的未來，緊繃在很多神經(jīng)生物學家心里的“克里克的拷問”會得到釋然，我想那一刻也是人類攻克神經(jīng)性疾病的時候。也許我們不知道這究竟需要多長時間，至少人類已經(jīng)踏上探索大腦奧秘的漫漫征途。 |
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