“脑科学”已成大国“必争之地” 看各国都亮哪些大招 | 2030年中国脑计划将闯入“终极疆域” 脑科学将成为大国必争之地

来源：战略前沿技术

概要：脑科学的知识将奠定即将到来新时代之基础。凭这些知识我们可医治大量疾病，建造模仿脑功能的新机器，而且更深入地理解我们自己的本质以及我们如何认识世界。

一年前，“阿尔法围棋”战胜李世石引来世人瞩目，“人工智能（AI）”的概念被推至风口浪尖，几天前，中科院神经科学研究所所长蒲慕明向媒体透露：中国“脑计划”(脑科学研究计划)将于今年年底推出。

 

消息一经发出,立即引起社会各界和广大网友的广泛关注，经过三年多酝酿的中国“脑计划”，已经作为重大科技项目被列入“十三五”规划。

 

早在2015年，中国科学家就对脑科学与类脑研究在中国“一体两翼”的部署达成初步共识。一体，即以研究脑认知的神经原理为主体；两翼，即研发人脑重大疾病诊治的新手段和以人工智能为导向的类脑研究。

　　

正如诺贝尔生理学或医学奖得主杰拉德·埃德尔曼所言：“脑科学的知识将奠定即将到来新时代之基础。凭这些知识我们可医治大量疾病，建造模仿脑功能的新机器，而且更深入地理解我们自己的本质以及我们如何认识世界。”

 

两翼中，治疗人脑疾病是“接地气”的一翼，也是人类最急迫的需求。帕金森病、阿尔茨海默氏症、抑郁症、精神分裂症……未来，我们能否厘清这些脑疾病的机理？是否能治愈或者至少延缓脑疾病的发生发展？

 

而另一翼——人工智能，更令人遐想无限。“阿尔法围棋”战胜李世石引来世人瞩目，可是要知道，它仅仅是一个单一任务的运算程序，与人脑的能力还有极大差距，如果真正模拟人脑又会怎样？

 

进入新世纪以来，各大国在科研领域多头比拼：上天、入海、互联、虚拟……而最近几年，脑科学已经成大国“必争之地”，各大国竞相在“脑科学”领域投入大量财力、物力。

欧盟——HBP

欧盟脑计划（Human Brain Project，以下简称HBP）是世界上最重要的“人脑计划”之一，由12个子项目组成，涉及到了6大信息及技术平台，将有助于促进神经科学、医学和计算机学的合作研究。

 

该计算平台包括大脑仿真工具、可视化软件和一对可远程访问的超级计算机，由原型硬件、软件工具、数据库和编程界面组成，将以一种与用户合作的方式继续提升和扩展，并且在欧洲科研基础设施的框架内协调整合。

 

HBP执行报告认为，信息通信技术和生物学的融合已经到达了一个奇点——它可以将我们一直梦寐以求的掌握人类大脑变为现实。正是这种可行性促使研究者发起HBP的预研究项目（HBP-PS），预研究由欧盟资助，为期一年，300多名来自神经认知学、医学和计算科学的专家集聚一堂来开发一种新的ICT以便更好的研究大脑并在此基础上开展各种应用。2013年，该项目入选了欧盟的未来旗舰技术项目（简称FET，另一个项目是石墨烯），将从欧盟委员会获得10亿欧元资金支持，为期十年。

美国——NIH

美国国家卫生研究院(NIH)可算是“脑计划”项目中最重要的联邦机构，其下属的10余个研究机构参与了该计划。2013年9月，NIH“脑计划”工作组提出了2014财年的9个资助领域，包括：统计大脑细胞类型，创建大脑结构图谱，开发大规模神经网络记录技术，开发操作神经回路的合适工具，了解神经细胞与个体行为间的联系，整合理论、模型、统计数据以及计算能力以运用于神经科学实验，描述人类大脑成像技术机制，建立科研用人类数据收集机制以及进行大脑相关知识传播与培训，从而正式启动了其“脑计划”研究步伐。而在2016财年，NIH向“脑计划”项目的投资高达1.35亿美元。

 

高投资获得高回报。3年来，NIH取得的成果颇丰：2014年4月，NIH与北卡罗来纳大学医学院合作，找到一种通过控制实验动物大脑神经回路、较准确操控其行为的方式，这一成果被美国媒体称为 “脑计划”启动以来第一个重要成就;今年5月，NIH研究人员与马里兰大学等机构研究人员合作，针对小鼠研究发现，氯胺酮(一种精神类药物)的抗抑郁效果源于服用后产生的一种代谢物，而这种代谢物不仅可快速抗抑郁，还不会产生麻醉或成瘾等副作用;而就在最近，圣路易斯华盛顿大学研究人员绘制出了迄今最全面、最精确的人类大脑图谱，其中97个人类大脑皮层区域属于首次公布，这也是NIH资助项目的最新成果。

 

参与“脑计划”的联邦政府部门除了NIH外，还有美国国家科学基金会(NSF)、国防部高级研究计划局(DARPA)、美国食品与药品管理局(FDA)、美国情报高级研究计划署(IARPA)等机构。这些机构都设置了相应的研究项目，配合“脑计划”的执行。如NSF2016年计划对“脑计划”项目投入7200万美元。NSF今年2月提出，要加强神经科学领域研究基础设施建设，将设立“国家大脑观测站”。最近，NSF还推出了“下一代神经科学网络(NeuroNex)”项目，旨在加强对神经科学和认知科学的理解。 

日本——狨猴大脑研究

日本大脑研究计划主要是通过对狨猴大脑的研究来加快人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症的研究。

 

日本大脑研究计划的核心任务是制造出转基因狨猴，利用这种动物模型研究人类的认知功能，并开展相关疾病研究。虽然从亲缘关系上黑猩猩更接近人类，但是狨猴作为研究对象有其优点，因为体形比较小使它们更容易被实验操作，这种动物过去也经常被作为动物模型。狨猴的大脑也比较小，只有8克（大鼠的的大脑也有2克），这就比较容易进行分析。

 

尤其是狨猴的大脑额叶与人类非常类似，该脑区和精神分裂症关系密切，其他小实验动物无法代替狨猴的作用。狨猴的行为学和人类非常接近，例如它们以家庭为单位生活，和人类一样能用眼神进行交流，而且比较温顺，其他猴类和黑猩猩则不一样。狨猴是研究巴金森病和老年性痴呆等人类疾病最理想的动物，通过研究导致狨猴社会交往能力，如眼神交流能力破坏的原因将有利于理解人类孤独症的发病机理。蒲慕明表示，脑科学是人类理解自然界现象和人类本身的“最终疆域”，是本世纪最重要的前沿科学之一。科学界甚至认为，把研究人脑的神经科学称为“人类科学最后的前沿”也毫不为过。

 

日本用猴类进行实验的控制标准低于欧洲和美国，但是这些研究仍然面临伦理问题，也会受到动物保护组织的指责。日本大脑研究技术也许有些激进，美国神经疾病和中风研究所神经科学家Alfonso Silva指出，CRISPR技术并没有成功用于狨猴，他补充说，日本科学家应该抵制住各种诱惑，不要过于分散精力。只需要把一种疾病研究透彻就是重要贡献。最好先在一个疾病获得成功基础上，然后扩展到其他疾病研究中。