你下一秒鐘會(huì)想什么：是抱怨患上了節(jié)后綜合征還是頭疼情人節(jié)晚餐地點(diǎn)；準(zhǔn)備獻(xiàn)出一分愛(ài)心還是冒出一個(gè)邪惡的念頭？目前最先進(jìn)的儀器也很難做出預(yù)測(cè)。從今年開(kāi)始，科學(xué)家們將試圖來(lái)解開(kāi)這個(gè)謎題。
一項(xiàng)全稱(chēng)為“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃”的科學(xué)項(xiàng)目，正在加速進(jìn)行。這份由美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在去年4月份提出的研究計(jì)劃，有著一個(gè)宏偉的藍(lán)圖：繪制出人腦活動(dòng)圖譜，了解人腦的運(yùn)行機(jī)理，從而讀出人們的思維活動(dòng)，檢測(cè)腦部疾病。
并不只有美國(guó)盯上了大腦。2013年年初，歐盟委員會(huì)就宣布“人腦工程”為歐盟未來(lái)10年的“新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”。
《紐約時(shí)報(bào)》稱(chēng)，奧巴馬政府醞釀的這項(xiàng)宏大計(jì)劃堪與人類(lèi)基因計(jì)劃相媲美。但美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院“腦計(jì)劃”研究委員會(huì)聯(lián)合主席威廉·紐瑟姆告訴中國(guó)青年報(bào)記者，“‘腦計(jì)劃’比基因計(jì)劃要復(fù)雜得多，相比后者，‘腦計(jì)劃’有著深層次的科學(xué)意義。”
我們可以探索數(shù)光年之外的星系，卻對(duì)兩耳間的大腦知之甚少
描繪人類(lèi)的大腦？聽(tīng)上去很簡(jiǎn)單，但正如奧巴馬在一次新聞發(fā)布會(huì)上所說(shuō)，“我們可以探索數(shù)光年之外的星系，卻對(duì)兩只耳朵之間三磅重的大腦知之甚少”。
這顆看上去并不起眼的頭顱，大腦中有大約1000億個(gè)神經(jīng)元，彼此通訊，形成100萬(wàn)億個(gè)突觸，數(shù)量之繁密，勝過(guò)整個(gè)銀河系的星辰。在大腦面前，絞盡腦汁的人類(lèi)就像仰望星空的孩子，一位神經(jīng)科學(xué)家無(wú)奈地說(shuō)：“我們不了解任何一個(gè)單個(gè)機(jī)體的大腦工作機(jī)制，就連只有302個(gè)神經(jīng)元的小蟲(chóng)，我們目前也沒(méi)法了解它的神經(jīng)體系。”
即便是目前最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，也只能記錄來(lái)自單一神經(jīng)元或小群神經(jīng)元的信息。用哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家拉斐爾·尤思特的話說(shuō)，“就像你在看電影，可是電視的顯示屏只有一像素”。
或許因此，當(dāng)2011年尤思特和哈佛大學(xué)分子遺傳學(xué)家喬治·丘奇提議開(kāi)發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)，用于追蹤人類(lèi)大腦的功能連接活動(dòng)，最終達(dá)到可以測(cè)量單個(gè)神經(jīng)元活動(dòng)的水平時(shí)，引發(fā)了軒然大波。
美國(guó)神經(jīng)生物學(xué)家馬庫(kù)斯·梅斯特指出，“腦計(jì)劃”是一個(gè)考慮不周的計(jì)劃，甚至是錯(cuò)誤的想法，是“一項(xiàng)基于科幻小說(shuō)的工作”。
的確，以目前的科學(xué)水平來(lái)說(shuō)，“腦計(jì)劃”聽(tīng)上去就像天方夜譚。但尤思特的提議還是引發(fā)了科學(xué)家們巨大的熱情。科維理基金會(huì)科學(xué)項(xiàng)目組于當(dāng)年年底與美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院、國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局、白宮科技政策辦公室等舉行一系列會(huì)議推廣這一計(jì)劃。尤思特承認(rèn)，正是他提出的“腦活動(dòng)地圖”，最終演變成“腦計(jì)劃”。
“‘腦計(jì)劃’項(xiàng)目的提出者是奧巴馬總統(tǒng)本人。”紐瑟姆告訴中國(guó)青年報(bào)記者，“白宮的科技政策辦公室每年會(huì)向總統(tǒng)建議一些研究領(lǐng)域，腦科學(xué)是被選中研究的領(lǐng)域之一。”
美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)2014財(cái)年為“腦計(jì)劃”撥款1.1億美元。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院特地為此發(fā)布了一個(gè)指南，計(jì)劃用3年時(shí)間集中研究6類(lèi)領(lǐng)域，研發(fā)觀察大腦神經(jīng)元的新技術(shù)和新方法。
不過(guò)，就像“人人都知道這是塊大肥肉，卻不知道何從下口”一樣，紐瑟姆坦言：“基因計(jì)劃有個(gè)明確的計(jì)劃就是描繪出人的基因圖，腦計(jì)劃沒(méi)有明確的計(jì)劃，目的要了解大腦怎么工作，但是難以描繪具體的任務(wù)。”
我們已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接這個(gè)飛躍，雖然不清楚這個(gè)飛躍是什么
就是這么一個(gè)聽(tīng)上去不靠譜、卻又耗費(fèi)巨資的科研計(jì)劃，幾乎把全世界神經(jīng)科學(xué)研究者的腦瓜砸暈了。“腦計(jì)劃”提出一個(gè)月之后，一大批神經(jīng)科學(xué)家、物理學(xué)家和工程師，聚集到美國(guó)弗吉尼亞州的小鎮(zhèn)阿靈頓。
奧巴馬在4月的聲明中并沒(méi)有指出一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)，例如該計(jì)劃的具體目標(biāo)和實(shí)施方案。因此針對(duì)該計(jì)劃的首次大討論——由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和加州奧克斯那德市卡夫利基金會(huì)于5月6日舉辦的一個(gè)研討會(huì)——吸引了大批來(lái)自神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究人員。
整個(gè)酒店宴會(huì)廳“彌漫著興奮、希望、焦慮和緊張氣氛”。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)家、研討會(huì)組織者之一萬(wàn)·溫迪恩在接受《自然》雜志采訪時(shí)坦承，研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)非常混亂無(wú)序。
即便沒(méi)有人清楚這個(gè)大事件具體是什么，人們依然害怕錯(cuò)過(guò)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的“下一個(gè)大事件”。溫迪恩說(shuō)：“大家的信念是，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接這個(gè)飛躍。至于這個(gè)飛躍是什么，將朝什么方向發(fā)展，仍在爭(zhēng)論中。”
還有人形容“腦計(jì)劃”是一次羅爾沙赫氏試驗(yàn)：針對(duì)一項(xiàng)不確定的事物，每個(gè)研究人員被邀請(qǐng)陳述自己的希望和沒(méi)有把握的心情。
一直到去年的9月份，“腦計(jì)劃”最終劃定9個(gè)研究領(lǐng)域。每個(gè)領(lǐng)域都有一個(gè)復(fù)雜難懂的名稱(chēng)：統(tǒng)計(jì)大腦細(xì)胞類(lèi)型，建立大腦結(jié)構(gòu)圖，開(kāi)發(fā)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記錄技術(shù)，開(kāi)發(fā)操作神經(jīng)回路的工具，了解神經(jīng)細(xì)胞與個(gè)體行為之間的聯(lián)系，把神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論、模型、統(tǒng)計(jì)學(xué)等整合，描述人類(lèi)大腦成像技術(shù)的機(jī)制，為科學(xué)研究建立收集人類(lèi)數(shù)據(jù)的機(jī)制和知識(shí)傳播與培訓(xùn)。
如果把這些晦澀難懂的科學(xué)術(shù)語(yǔ)換種說(shuō)法，你可能會(huì)了解這項(xiàng)計(jì)劃的意義深遠(yuǎn)。紐瑟姆向中國(guó)青年報(bào)記者透露，將在今年6月份提交的一份研究報(bào)告中，“腦計(jì)劃”被制訂為短、中、長(zhǎng)三期計(jì)劃。其中，在未來(lái)7-12年的長(zhǎng)期計(jì)劃中，科學(xué)家們主要來(lái)了解每個(gè)腦細(xì)胞的類(lèi)型和其內(nèi)在聯(lián)系。
“目前沒(méi)有人知道到底有多少種腦細(xì)胞存在。”紐瑟姆說(shuō)，“這項(xiàng)研究很關(guān)鍵，就像你制造機(jī)器或組合機(jī)器，必須先了解每一部分的結(jié)構(gòu)一樣。在此基礎(chǔ)上爭(zhēng)取能夠研究出控制大腦活動(dòng)的機(jī)制及大腦連接的整個(gè)圖譜。”
這可不是解剖大腦，或者制作一臺(tái)大腦掃描儀那么簡(jiǎn)單。科學(xué)家需要一步一步慢慢來(lái)：5年以后監(jiān)測(cè)秀麗隱桿線蟲(chóng)幾乎整個(gè)的大腦活動(dòng)，該生物的大腦擁有302個(gè)神經(jīng)細(xì)胞和大約7000個(gè)神經(jīng)節(jié)點(diǎn)；10年之后完成擁有大約13萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的果蠅的整個(gè)大腦圖譜的繪制；15年后觀測(cè)斑馬魚(yú)的大腦活動(dòng)，或老鼠大腦皮層中一些區(qū)域的活動(dòng)。
《紐約時(shí)報(bào)》甚至樂(lè)觀地預(yù)測(cè)，科學(xué)家有可能在未來(lái)10年內(nèi)構(gòu)建人類(lèi)大腦活動(dòng)的綜合圖譜。
2014年科學(xué)家們并不能完全繪制和模擬出整個(gè)人腦，但這一年這些事情開(kāi)始走上正軌
雖然耗時(shí)10年、耗資逾30億美元，但奧巴馬認(rèn)為高投入是值得的，“在人類(lèi)基因圖譜的研究中，我們每投入一美元，都獲得了140美元的回報(bào)。”他以此為例，認(rèn)為“腦計(jì)劃”將為美國(guó)帶來(lái)豐厚的回報(bào)。
科學(xué)家分析稱(chēng)，一旦研究取得進(jìn)展，這項(xiàng)計(jì)劃將更進(jìn)一步了解像老年癡呆癥和帕金森綜合征等疾病，同時(shí)也有望為各種目前束手無(wú)策的精神疾病帶來(lái)新的療法。
據(jù)報(bào)道，醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過(guò)500種腦部疾病，包括從偏頭痛到精神分裂癥和老年癡呆癥。在歐洲，約1/3的人口會(huì)患上與腦有關(guān)的疾病，這幾乎影響所有的歐洲家庭，近年來(lái)用于這方面的醫(yī)療費(fèi)用每年高達(dá)8000億歐元，隨著社會(huì)老齡化程度加深，這一數(shù)字還將上升。
此外，繪制人腦地圖，將有可能帶來(lái)人工智能的大突破。這些都將極大地帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，和人類(lèi)認(rèn)知水平的提升。
但是，質(zhì)疑聲來(lái)自全世界。歐洲分子生物學(xué)組織科學(xué)家德特勒夫·魏格爾就在第一時(shí)間表示：“現(xiàn)在推出這樣耗資數(shù)億美元的‘腦計(jì)劃’是否過(guò)于草率，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院只是想證明自己錢(qián)多嗎？”
而事實(shí)上，歐洲的不少?lài)?guó)家也準(zhǔn)備研究大腦。在離白宮6000公里的地方，在英國(guó)齊切利的一次會(huì)議上，一些神經(jīng)科學(xué)家和納米科學(xué)家展望神經(jīng)科學(xué)研究的未來(lái)——有朝一日能同時(shí)記錄數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元的電脈沖。
去年年初，歐盟委員會(huì)已宣布“人腦工程”成為歐盟未來(lái)10年的“新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”。為此設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，未來(lái)10年內(nèi)將投入10億歐元經(jīng)費(fèi)。
不過(guò)，歐盟“人腦工程”與“腦計(jì)劃”有很大不同。紐瑟姆告訴中國(guó)青年報(bào)記者：“二者最大的不同在于其目標(biāo)的不同。”前者的做法是利用已知信息把人腦數(shù)據(jù)用電腦描繪出來(lái)，他們的目的是用電腦模擬出人腦來(lái)；美國(guó)人則認(rèn)為自己還需要更多的數(shù)據(jù)，如腦細(xì)胞的種類(lèi)及其彼此之間的連接方式。
“現(xiàn)在將大腦活動(dòng)付諸電腦設(shè)置還太早，仍然需要更多的數(shù)據(jù)支持。”紐瑟姆的語(yǔ)氣里似乎流露出一點(diǎn)不屑，“歐洲的做法不過(guò)是走一步看一步。”
在他看來(lái)，兩個(gè)腦計(jì)劃也有互補(bǔ)性：美國(guó)如果發(fā)現(xiàn)什么新數(shù)據(jù)可以支持歐洲腦計(jì)劃的電腦模擬，而英國(guó)在模擬的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的新數(shù)據(jù)也可以給美國(guó)研究一些啟示。
美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站指出，“2014年科學(xué)家們并不能完全繪制和模擬出整個(gè)人腦，但2014年是所有這些事情開(kāi)始走上正軌的一年”。
與美國(guó)相隔太平洋的中國(guó)，似乎也有意推出“腦計(jì)劃”。中國(guó)科學(xué)院2013年發(fā)布的《科技發(fā)展新態(tài)勢(shì)與面向2020年的戰(zhàn)略選擇》研究報(bào)告稱(chēng)，腦科學(xué)是“最后的科學(xué)堡壘和終極前沿”。
香港大學(xué)腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任譚力海就率領(lǐng)各地學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)參與“973計(jì)劃”，一直從事中國(guó)人的腦功能的研究。他在接受媒體采訪時(shí)表示：“若中國(guó)能推出‘腦計(jì)劃’，亦是一件美事。”
來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)
