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美国研发脑计划寻找大脑奥秘———美国专家解读“脑计划”
来源:澳门威利斯人官方网站 时间: 2013-06-18???? 作者: 系统管理员

2013年06月18日00:35 来源:经济参考报

 

美国4月公布了“推进创新神经技术脑研究计划”(简称“脑计划”)。美国总统奥巴马在2013年初的国情咨文中表示,这项计划将让美国的研发水平达到一个自太空竞赛以来的新高度。参与“脑计划”的美国科学家近日接受记者专访,就这项计划的内容和前景等问题进行解读。

 

研发新技术是核心内容

 

美国加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究院负责人保罗·韦斯在接受记者采访时说,“脑计划”首先是研发一种新技术,接着制作复杂、多维的大脑活动记录,不过“脑计划”并不等于一张图。

美国加州理工学院脑成像中心负责人、神经科学教授拉尔夫·阿道夫对记者说,尽管关于“脑计划”的详细方案尚不明晰,但可以肯定的是,这一计划的核心内容是新技术的发展、应用和实现。这让我们可以记录大量来自大脑细胞的数据,而这些是了解大脑工作机制的基本信息。

加州理工学院专家桃瑞丝在接受记者采访时说,研发新技术和新工具是这项计划的重点“一个趋势是我们都认识到需要研发新的工具”。

关于“脑计划”将采用何种方法和技术,阿道夫说,可能会通过光学方法获取多种成像类型的数据,但也可能会运用纳米技术的构想。韦斯认为,这项计划可能使用的技术包括:电子探针、光学探针、光遗传学、功能化纳米粒子、合成生物学等技术。

脑计划”高层级工作组联席主席、斯坦福大学神经学教授威廉·纽瑟姆对美国媒体说,新的光学成像工具和平行电极阵列等工具的研发,让科学家们具备做更多事情的潜能。他还特别提到功能性核磁共振技术,并称这是“一个伟大的工具”。

 

“脑计划”涉及多方面问题

 

欧盟委员会在今年初宣布,人脑工程入选“未来新兴旗舰技术项目”之一,为此设立专项研发计划,未来10年内将投入10亿欧元经费。

阿道夫和韦斯表示,欧盟的人脑工程与美国“脑计划”有很大不同,前者提出在巨型计算机上对人脑建模,是一种对人脑的计算机模拟;而美国“脑计划”则主要针对模型生物的大脑神经回路进行实验性测量。欧盟人脑工程建模所需的数据可以来自美国“脑计划”,两者互为补充,已经有不少人员、团队和组织机构开始就两个项目开展合作。

阿道夫说,尽管目前人类对单个神经元有了不少了解,但我们对于小神经元网络工作机制知之甚少。而在细胞解析层面,我们对于大脑结构的工作机制的认识基本上处于空白。

 

韦斯说,目前我们可以通过功能性核磁共振技术等方法在低分辨度情况下记录大脑活动。依据需测量的内容,我们通常也可以同时记录十几个神经元,最多的时候可以记录1200个。

桃瑞丝说,在大脑研究领域,我们仍处在最初级阶段。未来,我们会从分子、细胞、神经网络到全脑的不同层面开展研究。

受访的科学家们认为,“脑计划”目前主要面临以下挑战:一是参加计划的神经学家们的研究项目和实验范式还有待协调一致;二是在测试和推进创新技术方面可能过于谨慎,尚未找到有力的技术工具;三是研究经费如何分配、管理以及如何确保其使用效率。

阿道夫还说,“脑计划”比人类基因组计划复杂得多,但与基因组计划一样,“脑计划”也会涉及伦理问题。

 

开展国际合作至关重要

对于“脑计划”何时能找到大脑奥秘的最终答案,韦斯说,我们提议的项目计划设计时长为15年。

桃瑞丝说,也许我们永远无法获得最终的答案,一些专家认为,关于“意识”永远无法获知。她说,人类大脑拥有1000亿个神经元和100万亿个链接,包含着巨大的科学奥秘。如果要绘制全脑活动图,几乎是项不可能完成的任务。但是,这项计划将对人类健康做出贡献,这是毋庸置疑的。

阿道夫说,目前提出记录人类大脑的每个神经元简直就是科幻的想法,但即使对一只老鼠大脑中的小区域成像也将极具价值。如果“脑计划”建立在一种可以让众多科研人员使用并从新技术中受益的途径中,将是件好事。

据桃瑞丝透露,“脑计划”中也有很多中国科学家参与。韦斯认为,“脑计划”需要聚集不同领域的科学家和工程师共同合作。让他们在神经科学领域解决关键问题。全球合作对于这一项目非常重要。中国在纳米科学研究领域的成就非常突出。我们希望向全世界开放数据,建立一个向全球开放的数据库。由数学和计算机科学领域的科研人员帮助进行数据管理。事实上,在计划开始阶段,我们已开始在各地研究机构和社群中开展合作。

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