美國“腦計劃”新項目新成果頻現
編者按
腦科學(xué)以闡明腦和神經(jīng)系統的工作原理和機制為目標，被認為是自然科學(xué)的“最后疆域”。近年來(lái)，隨著(zhù)人工智能技術(shù)取得突破性進(jìn)展，腦科學(xué)的巨大潛力再次受到各國政府和科學(xué)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(jìn)展情況。
3年前，美國總統奧巴馬公布“推進(jìn)創(chuàng )新神經(jīng)技術(shù)腦研究計劃”(簡(jiǎn)稱(chēng)“腦計劃”)時(shí)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(wù)由多個(gè)機構負責，各自研發(fā)的側重點(diǎn)也各有不同，以致我們難以一窺全豹，但從幾個(gè)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(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展，讓我們有理由相信，人類(lèi)大腦之謎終會(huì )被揭開(kāi)。
聯(lián)邦部門(mén)主導 新項目新成果頻現
美國國家衛生研究院(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(gè)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(gè)資助領(lǐng)域，包括：統計大腦細胞類(lèi)型，創(chuàng )建大腦結構圖譜，開(kāi)發(fā)大規模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )記錄技術(shù)，開(kāi)發(fā)操作神經(jīng)回路的合適工具，了解神經(jīng)細胞與個(gè)體行為間的聯(lián)系，整合理論、模型、統計數據以及計算能力以運用于神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗，描述人類(lèi)大腦成像技術(shù)機制，建立科研用人類(lèi)數據收集機制以及進(jìn)行大腦相關(guān)知識傳播與培訓，從而正式啟動(dòng)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(lái)，NIH取得的成果頗豐：2014年4月，NIH與北卡羅來(lái)納大學(xué)醫學(xué)院合作，找到一種通過(guò)控制實(shí)驗動(dòng)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(chēng)為 “腦計劃”啟動(dòng)以來(lái)第一個(gè)重要成就;今年5月，NIH研究人員與馬里蘭大學(xué)等機構研究人員合作，針對小鼠研究發(fā)現，氯胺酮(一種精神類(lèi)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(huì )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(xué)研究人員繪制出了迄今最全面、最精確的人類(lèi)大腦圖譜，其中97個(gè)人類(lèi)大腦皮層區域屬于首次公布，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(mén)除了NIH外，還有美國國家科學(xué)基金會(huì )(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”的執行。如NSF2016年計劃對“腦計劃”項目投入7200萬(wàn)美元。NSF今年2月提出，要加強神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究基礎設施建設，將設立“國家大腦觀(guān)測站”。最近，NSF還推出了“下一代神經(jīng)科學(xué)網(wǎng)絡(luò )(NeuroNex)”項目，旨在加強對神經(jīng)科學(xué)和認知科學(xué)的理解。
非聯(lián)邦部門(mén)跟進(jìn) 你方唱罷我登場(chǎng)
如果說(shuō)聯(lián)邦政府機構是“腦計劃”的引領(lǐng)者，基金會(huì )、研究院以及各大學(xué)校等研究機構則是這一計劃的最重要執行力量。目前，“腦計劃”的合作伙伴中有5家基金會(huì )、兩家研究所、7所大學(xué)和10余家企業(yè)。他們在腦科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)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(dòng)者之一，科維理基金會(huì )在“腦計劃”中的作用不容小覷。該基金會(huì )在美國多個(gè)大學(xué)設立的腦科學(xué)研究所都具有很強的實(shí)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(huì )宣布，將投入超過(guò)1億美元，組建3個(gè)新的腦科學(xué)研究所，進(jìn)行相關(guān)腦科學(xué)研究，這無(wú)疑將極大推動(dòng)“腦計劃”的進(jìn)展。
腦計劃的另一個(gè)重要推動(dòng)者——艾倫腦科學(xué)研究所亦不甘人后。今年早些時(shí)候，該所創(chuàng )建了細胞類(lèi)型數據庫，收錄240種細胞的位點(diǎn)、形狀、電信號等數據，并有詳細的三維結構圖。這一數據庫將不斷擴展，向實(shí)現“統計大腦細胞類(lèi)型”這一目標邁進(jìn)。7月，艾倫腦科學(xué)研究所正式推出“艾倫大腦觀(guān)測站”，公布了該所關(guān)于小鼠視覺(jué)皮層神經(jīng)活動(dòng)研究的數據集，供公開(kāi)研究利用，這將有助于科學(xué)家理解人類(lèi)大腦并為其建立模型。
其他研究機構，如霍華德休斯醫學(xué)研究院、卡內基梅隆大學(xué)等，也在近兩年的腦科學(xué)研究中取得多項進(jìn)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(lèi)基因組計劃一樣，通過(guò)10年努力繪制出完整的人腦活動(dòng)圖。”但比起人類(lèi)基因組計劃，“腦計劃”任務(wù)的難度更大。近千億個(gè)神經(jīng)元、復雜無(wú)比的連接組、神秘的智力之謎，人類(lèi)對大腦的探索可以說(shuō)才剛剛起步。
但正所謂“不積跬步，無(wú)以至千里;不積小流，無(wú)以成江海”。在探索人類(lèi)大腦之謎的進(jìn)程中，每一個(gè)相關(guān)項目、每一項研究成果，都是漫長(cháng)探索之路的鋪路石，一步一步指向終點(diǎn)。
(科技日報華盛頓8月14日電)
