美國“腦計劃”新項目新成果頻現(xiàn)

■競逐“腦科學”①

　　編者按腦科學以闡明腦和神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理和機制為目標，被認為是自然科學的“最后疆域”。近年來，隨著人工智能技術取得突破性進展，腦科學的巨大潛力再次受到各國政府和科學界的高度重視?？萍既請髧H部即日起將刊發(fā)一組文章，介紹美歐和我國的“腦計劃”進展情況。

　　3年前，美國總統(tǒng)奧巴馬公布“推進創(chuàng)新神經(jīng)技術腦研究計劃”(簡稱“腦計劃”)時雄心勃勃，在政策和資金上的支持力度可謂巨大，如今，這項舉世矚目的研究項目取得了什么樣的成果？由于該計劃的具體事務由多個機構負責，各自研發(fā)的側(cè)重點也各有不同，以致我們難以一窺全豹，但從幾個主要參與機構的研究情況看，我們可以得出這樣的結論：“腦計劃”在多個領域的進展，讓我們有理由相信，人類大腦之謎終會被揭開。

　　聯(lián)邦部門主導 新項目新成果頻現(xiàn)

　　美國國家衛(wèi)生研究院(NIH)可算是“腦計劃”項目中最重要的聯(lián)邦機構，其下屬的10余個研究機構參與了該計劃。2013年9月，NIH“腦計劃”工作組提出了2014財年的9個資助領域，包括：統(tǒng)計大腦細胞類型，創(chuàng)建大腦結構圖譜，開發(fā)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡記錄技術，開發(fā)操作神經(jīng)回路的合適工具，了解神經(jīng)細胞與個體行為間的聯(lián)系，整合理論、模型、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及計算能力以運用于神經(jīng)科學實驗，描述人類大腦成像技術機制，建立科研用人類數(shù)據(jù)收集機制以及進行大腦相關知識傳播與培訓，從而正式啟動了其“腦計劃”研究步伐。而在2016財年，NIH向“腦計劃”項目的投資高達1.35億美元。

　　高投資獲得高回報。3年來，NIH取得的成果頗豐：2014年4月，NIH與北卡羅來納大學醫(yī)學院合作，找到一種通過控制實驗動物大腦神經(jīng)回路、較準確操控其行為的方式，這一成果被美國媒體稱為 “腦計劃”啟動以來第一個重要成就；今年5月，NIH研究人員與馬里蘭大學等機構研究人員合作，針對小鼠研究發(fā)現(xiàn)，氯胺酮(一種精神類藥物)的抗抑郁效果源于服用后產(chǎn)生的一種代謝物，而這種代謝物不僅可快速抗抑郁，還不會產(chǎn)生麻醉或成癮等副作用；而就在最近，圣路易斯華盛頓大學研究人員繪制出了迄今最全面、最精確的人類大腦圖譜，其中97個人類大腦皮層區(qū)域?qū)儆谑状喂?，這也是NIH資助項目的最新成果。

　　參與“腦計劃”的聯(lián)邦政府部門除了NIH外，還有美國國家科學基金會(NSF)、國防部高級研究計劃局(DARPA)、美國食品與藥品管理局(FDA)、美國情報高級研究計劃署(IARPA)等機構。這些機構都設置了相應的研究項目，配合“腦計劃”的執(zhí)行。如NSF2016年計劃對“腦計劃”項目投入7200萬美元。NSF今年2月提出，要加強神經(jīng)科學領域研究基礎設施建設，將設立“國家大腦觀測站”。最近，NSF還推出了“下一代神經(jīng)科學網(wǎng)絡(NeuroNex)”項目，旨在加強對神經(jīng)科學和認知科學的理解。

　　非聯(lián)邦部門跟進 你方唱罷我登場

　　如果說聯(lián)邦政府機構是“腦計劃”的引領者，基金會、研究院以及各大學校等研究機構則是這一計劃的最重要執(zhí)行力量。目前，“腦計劃”的合作伙伴中有5家基金會、兩家研究所、7所大學和10余家企業(yè)。他們在腦科學領域的研發(fā)實力屬于世界頂尖行列，在近兩年的研究中也取得了許多成果。

　　作為“腦計劃”的重要推動者之一，科維理基金會在“腦計劃”中的作用不容小覷。該基金會在美國多個大學設立的腦科學研究所都具有很強的實力，近兩年在“腦計劃”框架下不斷取得新的研究成果，頗受矚目。而2015年10月，該基金會宣布，將投入超過1億美元，組建3個新的腦科學研究所，進行相關腦科學研究，這無疑將極大推動“腦計劃”的進展。

　　腦計劃的另一個重要推動者——艾倫腦科學研究所亦不甘人后。今年早些時候，該所創(chuàng)建了細胞類型數(shù)據(jù)庫，收錄240種細胞的位點、形狀、電信號等數(shù)據(jù)，并有詳細的三維結構圖。這一數(shù)據(jù)庫將不斷擴展，向?qū)崿F(xiàn)“統(tǒng)計大腦細胞類型”這一目標邁進。7月，艾倫腦科學研究所正式推出“艾倫大腦觀測站”，公布了該所關于小鼠視覺皮層神經(jīng)活動研究的數(shù)據(jù)集，供公開研究利用，這將有助于科學家理解人類大腦并為其建立模型。

　　其他研究機構，如霍華德休斯醫(yī)學研究院、卡內(nèi)基梅隆大學等，也在近兩年的腦科學研究中取得多項進展。

　　計劃難度超高 但難阻科研步伐

　　“腦計劃”雄心勃勃。奧巴馬當初豪言在耳：“希望和人類基因組計劃一樣，通過10年努力繪制出完整的人腦活動圖?！钡绕鹑祟惢蚪M計劃，“腦計劃”任務的難度更大。近千億個神經(jīng)元、復雜無比的連接組、神秘的智力之謎，人類對大腦的探索可以說才剛剛起步。

　　但正所謂“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江?！薄Ｔ谔剿魅祟惔竽X之謎的進程中，每一個相關項目、每一項研究成果，都是漫長探索之路的鋪路石，一步一步指向終點。

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