中國“腦科學計劃”即將上線 優勢何在？

文章來源：“知識分子”微信公號

“我們無法忍受人類仍舊對大腦如何工作知之甚少”。20多年前，英國生物學家、DNA雙螺旋結構的發現者之一弗朗西斯·克裏克（Francis Crick）如此抱怨。

時至今日，大腦依舊是人類認知的黑洞。人類大腦大約有1000億個神經元，它們如何連接以及連接錯誤導致精神錯亂或是出現嚴重的神經性疾病，目前人類並沒有弄清楚其中的奧秘。緊接，全球人口老齡化時代的到來，阿爾茨海默綜合症、帕金森綜合症以及亨廷頓綜合症等神經衰退性疾病日益成為人類的健康負擔，人類迫切地希望知道：大腦是如何工作的。

兩年前，歐美科研強國紛紛吹響了探索大腦奧秘的號角。2013年4月2日，美國總統奧巴馬宣佈啟動腦科學計劃（BRAIN Initiative），歐盟、日本隨即予以響應，分別啟動歐洲腦計劃（The Human Brain Project）以及日本腦計劃（Brain/Minds Project），國內科研圈亦對此反響強烈，就在大家原本以為中國腦計劃也會提上議程時，激烈的討論之后卻是歸於平靜。

直到最近，“中國腦計劃”終於有了上線的時間表。2015年10月24日，在深圳國際基因組學大會上，根據中國科學院神經科學研究所所長、中國科學院外籍院士蒲慕明的報告介紹，“中國腦計劃（China Brain Project）”不久會公佈。

“中國腦計劃”：腦科學與類腦研究

據了解，“中國腦計劃”的名稱為“腦科學與類腦科學研究”（Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology），主要有兩個研究方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導向的腦科學研究以及以建立和發展人工智能技術為導向的類腦研究。

這項由中國科技部、國家自然基金委牽頭的腦科學計劃，在經過國內專家2年時間內數次討論及論證后，於2015年年初已向主管部門提交，預計中國腦計劃很快會啟動，最晚可能不會遲於2016年。根據蒲慕明介紹，該計劃將作為我國六個長期科學項目工程中的一個重要項目，長期資助，資助時間長達15年（2016-2030年），至於資助力度有多大，目前尚不得知。

“中國腦計劃”主要解決大腦三個層面的認知問題：1）大腦對外界環境的感官認知，即探究人類對外界環境的感知，如人的注意力、學習、記憶以及決策制定等；2）對人類以及非人靈長類自我意識的認知，通過動物模型研究人類以及非人靈長類的自我意識、同情心以及意識的形成；3）對語言的認知，探究語法以及廣泛的句式結構，用以研究人工智能技術。

蒲慕明稱，該計劃有望幫助我們從大腦圖譜到大腦認知（From Mapping to Understanding）這一過程有一個廣泛的理解。我們不僅能區分大腦不同區域的細胞類型，同時對大腦不同區域的功能結構，大腦細胞之間的聯結也有一個全方位的認識。大腦認知則體現在，有關大腦細胞形成節點的分子以及遺傳因素，腦活動的形成以及行為生的機理等方面。

腦計劃對我國基礎腦科學技術研究平台有很大的提升，這些技術體現在神經標記和神經環路示蹤技術、大腦成像技術、神經調節技術、神經信息處理平台等方面。此外，該項目有望建立一個腦圖像國家平台，一個有關大腦功能失調的血液生物庫和大腦生物庫以及大腦健康訓練和教育中心，對於基礎腦科學研究來，由此帶來的長尾效應非常明顯。蒲慕明也強調，中國執行腦計劃擁有諸多方面的優勢，例如中國靈長類動物種類和數量都非常豐富，在非人靈長類腦疾病模型上也處於世界領先地位。

除了能促進基礎腦科學外，“中國腦計劃”有益我們對大腦疾病的探索。該計劃一旦落實，未來我們有望通過分子、影像以及相關標記物，即可在大腦疾病的早期診斷和干預上發揮重要作用，通過大腦疾病的遺傳、表觀遺傳以及病理性功能失調等方面的研究，掌握大腦疾病的發生機制。我們日常常見的腦功能障礙疾病，如自閉症、心理障礙、抑鬱症、上癮以及神經衰退性疾病阿爾茨海默綜合症，帕金森等疾病是這項計劃首先要攻克的目標。

類腦科學研究，則主要應用於人工智能技術的研發上。通過類人腦神經網絡模型和計算方法的建立以及通過類腦計算、處理以及存儲設備技術的研究，有助於我們對新一代人工智能機器以及類腦機器人等項目的開發。盡管包括霍金、比爾·蓋茲以及馬克斯在內的業內知名人士，憂慮人工智能的發展，但是這沒能阻止人工智能如火如荼地發展。“中國腦計劃”對這一領域顯然很重視，蒲慕明表示，這一領域多學科的結合能更好地理解腦科學以及人工智能技術。

事實上，上海腦計劃已先於“中國腦計劃”啟動。2015年3月27日，由上海科委主導，由復旦大學等十多家單位共同參與的“上海腦科學與類腦智能發展願景”項目順利啟動。根據復旦大學類腦人工智能科學與技術研究院院長馮建峰在“2015浦江創新論壇”上表示，上海腦計劃未來主要目標在如下幾個方面：解析複雜數據、模擬腦工作，探究記憶、學習、決策等原理，模擬智能交互，大數據挖掘，智能醫療診斷等方面。如此看來，上海腦計劃與即將出爐的“中國腦計劃”的發展目標如出一轍。

歐美及日本雄心勃勃的腦計劃

兩年前，美國政府受人類基因組計劃影響，啟動探索人類大腦奧秘的腦計劃，其全稱為“通過推動創新型神經技術開展大腦研究”計劃，該項目旨在通過創新型技術的開發以及應用，從而能更好地理解大腦的功能特徵，幫助人類攻克阿爾茲海默綜合症、帕金森綜合症以及其他大腦頑疾。該計划去年獲得美國國立衛生研究院（NIH）4600萬美元的資助后，今年10月1日，第二輪8500萬美元的資助計劃也已啟動。

歐洲腦計劃緊隨美國之后啟動，該計劃聯合歐洲26個國家、數百個實驗室，預計耗時10年，耗資12億歐元。事實上，早在2005年，由瑞士科學家Henry Markram牽頭的藍腦計劃（Blue Brain Project）就已啟動。不過歐洲大陸的腦科學研究由藍腦計划過渡到腦計劃並非順風順水，很多科學家批評歐洲腦計劃頂層設計存在缺陷，因為目前我們仍缺乏神經元之間的聯結數據以及很好的假設模型。此外，也有科學家擔憂歐洲腦計劃可能對其他基礎科研經費獲取方面生不利影響。或許這些也是我國啟動腦科學項目時值得借鑒的經驗。

日本政府也對腦科學研究興趣濃厚，緊隨美國和歐盟之后，宣佈啟動日本腦計劃。該計劃為期10年，由日本理化學研究所（RIKEN）主導完成，旨在理解大腦如何工作以及通過建立動物模型，研究大腦神經迴路技術，從而更好地診斷以及治療大腦疾病。

腦科學研究是一個涉及多種學科融合、多個部門合作的大科學項目。它對我們更好地了解人類的大腦如何工作，認識人類心理，以及神經性疾病大有裨益。相信不久的未來，緊繃在很多神經生物學家心裏的“克裏克的拷問”會得到釋然，我想那一刻也是人類攻克神經性疾病的時候。也許我們不知道這究竟需要多長時間，至少人類已經踏上探索大腦奧秘的漫漫征途。（文 | 葉水送）

資料：各國腦計劃網站

美國的腦計劃：http://braininitiative.nih.gov/

歐洲的大腦計劃：https：//www.humanbrainproject.eu/

日本腦計劃：http://brainminds.jp/en/

大腦連接組：http://www.humanconnectome.org/