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抢占脑科学制高点

来源:科技日报
摘要:在年初的国情咨文中,美国总统奥巴马特别提到为人脑绘图的计划。“现在是太空竞赛以来,美国的研发水平达到新高度的时候了”,一语道破美国出台“脑计划”的深层动机——抢占脑科学研究战略制高点。欧盟委员会也在年初宣布,石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目”,并为此设立专项研发计划,每项计划将在......

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    一叶落而天下知秋。

    在年初的国情咨文中,美国总统奥巴马特别提到为人脑绘图的计划。“现在是太空竞赛以来,美国的研发水平达到新高度的时候了”,一语道破美国出台“脑计划”的深层动机——抢占脑科学研究战略制高点。

    无独有偶。欧盟委员会也在年初宣布,石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目”,并为此设立专项研发计划,每项计划将在未来10年内分别获得10亿欧元的经费。

    大国在脑科学领域的角逐可谓激烈。

    对人类而言,大脑的复杂程度及发挥的作用是其他任何器官无法比拟的,它对各年龄层的人都至关重要。理解人脑的运行机制不但有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗,还可揭示人脑的高能效、高可靠性之谜,对人工智能研发具有重大意义。同时,它还有助于破译人机界面智能化的世纪难题,开发全新的信息处理系统。

    鉴于此,脑科学被发达国家视为科研领域“皇冠上的明珠”,并得以蓬勃发展,成为近20年来发展最快的学科之一。美国国会曾将20世纪的最后10年命名为“脑的10年”,日本制定了“脑科学时代”计划,德国、英国、瑞士等也不甘落后,推出了本国的神经科学研究计划。

    目前,全球脑科研呈现出多个鲜明趋势:研究已深入到细胞和分子水平,一些重大问题已在分子水平上找到答案;认知科学、信息科学等广泛的学科交叉;开始注重综合、整体的研究;主要研究方向则包括:阐明神经元特殊的细胞和分子生物学特征;揭示神经元之间各种不同的连接方式;鉴别神经元间的差异;了解神经元如何产生、传导信号及这些信号如何改变靶细胞的活动;阐明神经系统疾患的病因、机制;探索新的治疗手段等。

    不过,在研究不断取得突破的同时,人类对人脑功能的认知依然存在不少空白。奥巴马2日在会见科学家时表示:“作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示(大脑这一)两耳间三磅重物质的奥秘。”正是在此大背景下,欧美国家纷纷一掷千金,相继出台新的脑科研计划。

    秦失其鹿,天下共逐之,高才疾足者先得。面对脑科学这一人类科学的高峰,谁能率先登顶,不但可以收获可观的经济和社会效益,更有望在科学创新上独领风骚。对此,发达国家显然已经迫不及待。

专家:解开大脑活动密码

  美国白宫正式公布一项被认为可与人类基因组计划相媲美的脑科学研究计划,拟投入1亿美元。此计划引起各方关注。本报记者昨晚连线浙江大学医学院迪诺遗传与基因组医学研究中心主任祁鸣,请他为我们解读。

  问:脑计划的现实意义是什么?

  答:脑计划的现实意义是利用系统的多学科交叉的研究方法去研究大脑,有希望获知过去让医学界困惑的或者仍旧未知的大脑功能或病变方面的信息。了解大脑工作的原理、病变发生的机制,对我们治疗和预防疾病有很多很重要的启示,对于开发相应的药物去治疗大脑方面的疾病有更好的作用。

  脑计划会加速新技术的开发和应用,使研究者能绘制复杂神经回路图像,实时捕捉大脑中‘一念闪过’时细胞间的交互动态。

  这些技术将打开探索大脑如何记录、处理、使用、存储、找回海量信息的大门,加深对大脑功能和复杂行为的理解。

  问:有人称,这项计划可媲美人类基因组计划。美国投入这么多人力财力物力,是否会有重大突破?

  答:这个计划采用了“大科学”的科研方式,即通过公私合作的方式完成,多家美国联邦公立机构为脑计划拨款,美国国家卫生研究院下属的15个研究所和中心参与其中,美国国家科学基金会提供的2000万美元会用于开发分子尺度的探测装置,力争能感知并记录神经网活动,并通过“大数据”技术增进对大脑思维、情感、记忆等活动的理解。

  美国军方也参与其中,着重开发一系列能捕捉、处理神经元和染色体活动状态的工具,建立相应的信息处理系统和修复机制,以期在士兵遭遇应激压力、脑损伤、记忆损失等问题时协助诊断和治疗。一些私营科研机构已先期投入研究。这项由奥巴马牵头的脑计划将促进美国公私科研机构之间的合作,推动脑科学各个领域的跨学科交流,会更好地推进脑科学研究进程。

  伦理方面有一些问题需要担忧。“脑计划”中的一些技术设想如果实现,可以用于操纵神经元,这让人担心会像“读心术”,会不会让大脑被控制令人担忧。

作者: 2013-4-5
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