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多方并进 雄心勃勃——美国“脑计划”新项目新成果频现
信息来源:科技日报 添加时间: 2016/8/16 10:48:43 发布人:程春华

       编者按 脑科学以阐明脑和神经系统的工作原理和机制为目标,被认为是自然科学的“最后疆域”。近年来,随着人工智能技术取得突破性进展,脑科学的巨大潜力再次受到各国政府和科学界的高度重视。科技日报国际部即日起将刊发一组文章,介绍美欧和我国的“脑计划”进展情况。
        3年前,美国总统奥巴马公布“推进创新神经技术脑研究计划”(简称“脑计划”)时雄心勃勃,在政策和资金上的支持力度可谓巨大,如今,这项举世瞩目的研究项目取得了什么样的成果?由于该计划的具体事务由多个机构负责,各自研发的侧重点也各有不同,以致我们难以一窥全豹,但从几个主要参与机构的研究情况看,我们可以得出这样的结论:“脑计划”在多个领域的进展,让我们有理由相信,人类大脑之谜终会被揭开。
       联邦部门主导 新项目新成果频现
       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。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。
       非联邦部门跟进 你方唱罢我登场
       如果说联邦政府机构是“脑计划”的引领者,基金会、研究院以及各大学校等研究机构则是这一计划的最重要执行力量。目前,“脑计划”的合作伙伴中有5家基金会、两家研究所、7所大学和10余家企业。他们在脑科学领域的研发实力属于世界顶尖行列,在近两年的研究中也取得了许多成果。
       作为“脑计划”的重要推动者之一,科维理基金会在“脑计划”中的作用不容小觑。该基金会在美国多个大学设立的脑科学研究所都具有很强的实力,近两年在“脑计划”框架下不断取得新的研究成果,颇受瞩目。而2015年10月,该基金会宣布,将投入超过1亿美元,组建3个新的脑科学研究所,进行相关脑科学研究,这无疑将极大推动“脑计划”的进展。
脑计划的另一个重要推动者——艾伦脑科学研究所亦不甘人后。今年早些时候,该所创建了细胞类型数据库,收录240种细胞的位点、形状、电信号等数据,并有详细的三维结构图。这一数据库将不断扩展,向实现“统计大脑细胞类型”这一目标迈进。7月,艾伦脑科学研究所正式推出“艾伦大脑观测站”,公布了该所关于小鼠视觉皮层神经活动研究的数据集,供公开研究利用,这将有助于科学家理解人类大脑并为其建立模型。其他研究机构,如霍华德休斯医学研究院、卡内基梅隆大学等,也在近两年的脑科学研究中取得多项进展。
       计划难度超高 但难阻科研步伐
      “脑计划”雄心勃勃。奥巴马当初豪言在耳:“希望和人类基因组计划一样,通过10年努力绘制出完整的人脑活动图。”但比起人类基因组计划,“脑计划”任务的难度更大。近千亿个神经元、复杂无比的连接组、神秘的智力之谜,人类对大脑的探索可以说才刚刚起步。
但正所谓“不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海”。在探索人类大脑之谜的进程中,每一个相关项目、每一项研究成果,都是漫长探索之路的铺路石,一步一步指向终点。
                                                                                                                                             (科技日报驻美国记者 刘海英)
 
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