作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2013-11-12 9:12:51
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美大型神经科学研究BRAIN计划在吵闹中启程

 
大家的信念是,我们已经准备好迎接这个飞跃。至于这个飞跃是什么,将朝什么方向发展,仍在争论中。
 

针对BRAIN计划,学界仍没有达成一个一致的方案。
图片来源:JIMMY ZOMBIE
 
掺杂着兴奋、希望和焦虑的紧张气氛弥漫在拥挤的酒店宴会厅中。在今年五月的一个周一的早晨,神经科学家、物理学家和工程师聚集在美国弗吉尼亚州阿灵顿镇的一个房间中,而更多的人只能通过网络直播加以关注。
 
仅在此前一个月,总统巴拉克·奥巴马公开了堪比登月计划的神经系统科学的大手笔计划,这同时也是一个可与欧洲历时10年、耗资10亿欧元(约合13亿美元)的人类脑计划相媲美的影响深远的计划。奥巴马承诺,美国通过推进创新神经技术脑研究(BRAIN)计划,将研发一系列研究大脑活动的工具,在了解人类思维领域实现重大突破。
 
但是,奥巴马于4月2日发表的声明不够明确,忽视了一些关键细节,诸如该计划的具体目标是什么并如何实施。因此针对该计划的首次大讨论——5月6日,由美国国家科学基金会(NSF)和加州奥克斯那德市卡夫利基金会举办的一个研讨会——吸引了一大批来自神经科学领域的研究人员。
 
马萨诸塞州波士顿市哈佛大学医学院神经生物学家、研讨会组织者之一Van Wedeen坦承,现场非常混乱无序。每个人都害怕错过神经科学领域“下一个大事件”——即便没有人清楚这个大事件具体是什么。“大家的信念是,我们已经准备好迎接这个飞跃。”Wedeen说,“至于这个飞跃是什么,将朝什么方向发展,仍在争论中。”
 
其他人形容BRAIN计划是一次罗尔沙赫氏试验——针对一项不确定的事物,每一个研究人员被邀请陈述自己的希望和没有把握的心情。但是随着该计划的发展,它越来越像一个大规模的社会学实验,在强大的公众监督和资金紧缺的条件下,庞大的神经科学界努力围绕着一个共同的研究计划。
 
宏伟蓝图
 
对于公众而言,奥巴马的这项宣布来得很突然——美国总统之前从未如此关注过神经科学。事实上,该计划早在18个月前就在远离白宫6000公里的地方开始酝酿。在英国Chicheley的一次会议上,一些神经科学家和纳米科学家受到卡夫利基金会的邀请,共同展望神经科学研究的未来:同时记录数千甚至数百万神经原的电脉冲。
 
这是我们了解大脑是如何产生思维的唯一方法,来自卡夫利基金会的纽约哥伦比亚大学神经科学家Rafael Yuste说——Yuste最早提出了这一提议。该提议内容是:通过广泛的、协调一致的努力来开发一项新技术,用于追踪人类大脑的功能连接活动,最终达到可以测量每一个神经元活动的水平。目前的技术只能记录来自单一神经元或小群神经元的信息——Yuste说,这就像你在看电影,可是电视的显示屏只有一像素。
 
为了做得更好,卡夫利基金会的专家呼吁一个大脑活动地图(BAM)项目:这一技术开发项目使得研究人员开始绘制简单生物(诸如果蝇)神经活动的精细图像,进而转向更大、更复杂的哺乳动物系统(诸如老鼠的视网膜)。这项研究最终可以极大拓展人们对人类大脑健康和患病状态的认知。他们预测,在15年内,BAM将能同时记录一只小鼠脑皮层的所有活动——灵长目动物,甚至人类,将是下一个目标。
 
BAM引起了研究人员的极大兴趣。“如果我们只是待在实验室作一些小研究,这一切永远不会发生。”Yuste说。不过,加州帕萨迪纳市理工学院神经生物学家Markus Meister称,对很多局外人来说,BAM是一个考虑不周的计划,甚至是错误的想法——“一项基于科幻小说的工作”。一些批评指出,BAM耗时长,耗资巨大。“我们并不真正了解自己所拥有的数据。”麻省理工学院神经科学家Mehrdad Jazayeri说。
 
但是,BAM得到了白宫管理者的关注。2月12日,总统在国情咨文演说中首次表达了对BAM的兴趣。直到5天后,才有神经科学家意识到事情的重要性,《纽约时报》头版报道了白宫计划公开一个历时10年的神经科学计划。文章中说,该计划可能获得联邦资助,和获资38亿美元的人类基因组计划处于同等水平。在10年内,该计划将绘制一个关于人类大脑神经活动全面且详细的图谱。
 
这一消息让很多神经科学家震惊,他们担心该计划的开展可能以牺牲现有项目为代价,此外,为了实现一个看似不可能的目标而导致的失败将破坏公众对科学的信任。“这是一小群人作出的一个狭隘的决策。”BAM的批评者、纽约冷泉港实验室神经科学家Partha Mitra说。
 
概念模糊
 
但是,政府已经开始采取不同的策略。在4月2日政府发布官方声明之时,该项目已经更名为BRAIN计划,且资金投入也相对温和:2014财年获得1.1亿美元联邦资助。该项目的持续时间也不再限定——尽管白宫暗示,它可能持续10年或者更久。
 
和BAM不同,BRAIN计划没有明确的目标。奥巴马仅表示,将研究新方法以帮助神经科学家绘制大脑回路更清晰的图谱——这些技术将为治疗神经系统疾病(诸如癫痫症、自闭症、阿尔茨海默氏症、精神分裂症)铺平道路。
 
虽然令人迷惑,但很多神经科学家认为官方宣告BRAIN计划是令人安心的。他们所知道的一切是,其余的细节将交给三个政府机构处理:国防部高级研究计划局(DARPA),将在第一年贡献5000万美元;国立卫生研究院(NIH),将为该计划投入4000万美元;国家科学基金会(NSF)将资助2000万美元。该计划还将获得4家私营机构的支持,它们总共提供了1.22亿美元的资金支持。
 
“我最关心的是,准确且快速地重建大脑回路。”珍妮雅法姆研究学院的神经科学家Albert Cardona说。
 
针对BRAIN计划,学界仍没有达成一个一致的方案。甚至没有人能说出该计划是获得现金支持,还是从现有研究中分出资金以资助该计划。目前一个NIH BRAIN计划顾问委员会正着手进行长期计划的草拟工作,并将在2014年6月前完成。(段歆涔) (原标题《BRAIN计划吹起头脑风暴》)
 
《中国科学报》 (2013-11-12 第3版 国际)
 
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