美國「腦計劃」成就激動人心

自2013年4月以來，計劃開展為期10年的美國「腦計劃」（BRAIN Initiative）已實施4年多。時任總統奧巴馬的話言猶在耳：「我們可以探索數光年外的宇宙，但對我們兩耳之間3磅重的大腦知之甚少。」

美國的「腦計劃」最新進展如何？帶著這一問題，科技日報記者日前以電子郵件方式採訪了美國國立衛生研究院（NIH）的埃德蒙·塔利博士和崔長海博士。作為「腦計劃」協調委員會主要負責人之一的埃德蒙·塔利博士對記者的問題做了主要回答。

記者：作為「腦計劃」研究的主要機構,NIH提出了更加具體的報告——《2025年腦科學：一個科學願景》。現在，美國「腦計劃」科研最新進展如何？未來關注哪些領域？

答：對於「腦計劃」而言，這是激動人心的一年。因為我們正從前三年的試點項目，轉向對該計劃的持續、全面的研究。我們專註於「『腦計劃』2025」報告中列出的5個具體領域，它為我們追求的目標提供了策略和詳細指南，包括繪製神經迴路，了解神經活動如何對認知、情感、感知和行為進行編碼，以及其在健康和疾病情況下的作用。

今年，我們重點關注三個主要領域：

第一，通過基因表達、形態和連通性來對大腦細胞進行分類，此分類將為我們提供一個神經迴路「組成部分列表」。到2021年，我們將完成對老鼠大腦細胞類型的全面普查，同時也計劃在接下來幾年內，資助更多的試點項目，對人類和非人類靈長類動物的大腦細胞進行分類研究。

第二，發展人腦成像技術，主要是磁共振成像技術。我們有選擇地資助了幾個可以進行全面儀器生產的項目，目標是獲得更高的靈敏度、更精確的解析度、更高的可移動性和更低的成本。預計明年將資助一批可以進行儀器生產的項目，包括尚在早期發展階段的技術，如超聲成像技術和下一代近紅外光譜技術等。

第三，我們還準備資助多個研究團隊，用最新的生理和解剖技術，來確定特定神經迴路對行為的影響。這些項目將在不同的物種中進行，從可以進行全面大腦記錄的果蠅和斑馬魚，到有著與人的神經迴路相似的嚙齒類動物和非人類靈長類動物。這些團隊有多個研究項目，還配備技術開發核心實驗室和數據科學團隊，能夠管理數據，進而開發數據分析新工具。

當然，我們也在繼續資助技術開發項目。目前我們正在資助為期5年的「腦計劃」科研項目，將在更廣泛意義上理解特定的神經迴路；還要繼續投資可以用於治療的下一代深度腦刺激技術（DBS），其中有十幾個項目是針對各種神經類障礙，比如抑鬱症、原發性癲癇和失明等。這些對神經技術項目的投資，將增加治療腦部疾病所必需的基礎知識。

記者：目前腦科研成果中，哪些是具有潛在革命性影響的突破？

答：對這個問題的簡單回答是，我們對於神經迴路如何處理信息和腦部疾病是由於神經迴路出了什麼問題了解甚少。「腦計劃」發現的技術和基礎信息將對我們理解和治療多種腦部疾病產生深遠的影響。

理解神經迴路需要我們轉變此前的研發路徑範式。我們更需要研究大量神經元組合的協調活動是如何編碼、存儲和檢索信息的，而不是研究單個神經元。「腦計劃」正在開發相關技術來達到這個目標，我們已經預見到即將獲得的各種最新見解，這令人非常興奮。

記者：企業如何參與到腦疾病治療方法研究的進程中？

答：從治療角度來看，對於某些腦功能障礙疾病，如帕金森病和癲癇疾病，我們已經從機制上理解了腦神經迴路是如何被破壞的。現在，已經批准的「深度腦刺激技術」，為治療精神障礙、麻痹症和失明等，提供了更好的方法和新的研究起點。由於植入設備固有的風險，推廣起來很困難，因此，我們與開發下一代設備的企業合作，並將他們的相關數據存儲在美國食品和藥品管理局，從而大大減少了新研究面臨的監管負擔。

除了更精確的刺激功能外，新設備還能夠同時記錄電信號，成為新型的「閉環深度腦刺激技術」。以癲癇為例，新設備將能「閱讀」患者的大腦活動，並預測什麼時候癲癇要發作，然後發出刺激脈衝以防止發病，讓患者過上正常生活。

此外，我們正在為各種疾病的早期臨床試驗提供資金，以擴大這些設備的應用覆蓋面，未來4—5年內，我們將了解到哪些疾病可以用這些設備進行大型臨床試驗。

記者：美國「腦計劃」科研如何與中國腦研究進行國際合作？

答：我們一直與來自世界各地的大腦研究項目團隊保持密切聯繫，以確保充分利用潛在的協同效應和協作空間。

我們已經看到，中國的腦研究方面出現了有意義的進步，整個神經科學研究不斷發展，其中包括北京大學陳良怡團隊的工作，他們開發了一種高速高分辯微型雙光子顯微鏡，可以精確記錄小鼠在自由活動中的腦活動；華中科技大學駱清銘團隊開發的高通量雙色成像方法，以細胞水平的高解析度，對整個小鼠腦進行3D圖成像和重建。

應該說，美國國立衛生院在制定和實施「腦計劃」方面受益於科學界的支持，這也是腦計劃能得到美國國會支持的原因。從國立衛生院院長弗朗西斯·柯林斯決定發起「腦計劃」起，一個由科學家和工程師組成的外部委員會，經過一年多的策劃，提出了《2025年腦科學：一個科學願景》重要報告。這個報告除了為廣泛的目標提供啟發性的願景外，還為我們提供了應該注重哪些領域和哪些技術開發的詳細指導。正是由於這些指導，使我們資助的一些項目很容易得到支持。他們的工作也對提升全球對大腦研究的熱情作出了很大的貢獻。

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