你下一秒鐘會想什么：是抱怨患上了節(jié)后綜合征還是頭疼情人節(jié)晚餐地點；準(zhǔn)備獻(xiàn)出一分愛心還是冒出一個邪惡的念頭？目前最先進(jìn)的儀器也很難做出預(yù)測。從今年開始，科學(xué)家們將試圖來解開這個謎題。
一項全稱為“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計劃”的科學(xué)項目，正在加速進(jìn)行。這份由美國總統(tǒng)奧巴馬在去年4月份提出的研究計劃，有著一個宏偉的藍(lán)圖：繪制出人腦活動圖譜，了解人腦的運(yùn)行機(jī)理，從而讀出人們的思維活動，檢測腦部疾病。
并不只有美國盯上了大腦。2013年年初，歐盟委員會就宣布“人腦工程”為歐盟未來10年的“新興旗艦技術(shù)項目”。
《紐約時報》稱，奧巴馬政府醞釀的這項宏大計劃堪與人類基因計劃相媲美。但美國國立衛(wèi)生研究院“腦計劃”研究委員會聯(lián)合主席威廉·紐瑟姆告訴中國青年報記者，“‘腦計劃’比基因計劃要復(fù)雜得多，相比后者，‘腦計劃’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，卻對兩耳間的大腦知之甚少
描繪人類的大腦？聽上去很簡單，但正如奧巴馬在一次新聞發(fā)布會上所說，“我們可以探索數(shù)光年之外的星系，卻對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1000億個神經(jīng)元，彼此通訊，形成100萬億個突觸，數(shù)量之繁密，勝過整個銀河系的星辰。在大腦面前，絞盡腦汁的人類就像仰望星空的孩子，一位神經(jīng)科學(xué)家無奈地說：“我們不了解任何一個單個機(jī)體的大腦工作機(jī)制，就連只有302個神經(jīng)元的小蟲，我們目前也沒法了解它的神經(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，“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·丘奇提議開發(fā)一項新技術(shù)，用于追蹤人類大腦的功能連接活動，最終達(dá)到可以測量單個神經(jīng)元活動的水平時，引發(fā)了軒然大波。
美國神經(jīng)生物學(xué)家馬庫斯·梅斯特指出，“腦計劃”是一個考慮不周的計劃，甚至是錯誤的想法，是“一項基于科幻小說的工作”。
的確，以目前的科學(xué)水平來說，“腦計劃”聽上去就像天方夜譚。但尤思特的提議還是引發(fā)了科學(xué)家們巨大的熱情？凭S理基金會科學(xué)項目組于當(dāng)年年底與美國國立衛(wèi)生研究院、國防部高級研究項目局、白宮科技政策辦公室等舉行一系列會議推廣這一計劃。尤思特承認(rèn)，正是他提出的“腦活動地圖”，最終演變成“腦計劃”。
“‘腦計劃’項目的提出者是奧巴馬總統(tǒng)本人！奔~瑟姆告訴中國青年報記者，“白宮的科技政策辦公室每年會向總統(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！
美國國會批準(zhǔn)2014財年為“腦計劃”撥款1.1億美元。美國國立衛(wèi)生研究院特地為此發(fā)布了一個指南，計劃用3年時間集中研究6類領(lǐng)域，研發(fā)觀察大腦神經(jīng)元的新技術(shù)和新方法。
不過，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：“基因計劃有個明確的計劃就是描繪出人的基因圖，腦計劃沒有明確的計劃，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)備好迎接這個飛躍，雖然不清楚這個飛躍是什么
就是這么一個聽上去不靠譜、卻又耗費巨資的科研計劃，幾乎把全世界神經(jīng)科學(xué)研究者的腦瓜砸暈了！澳X計劃”提出一個月之后，一大批神經(jīng)科學(xué)家、物理學(xué)家和工程師，聚集到美國弗吉尼亞州的小鎮(zhèn)阿靈頓。
奧巴馬在4月的聲明中并沒有指出一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)，例如該計劃的具體目標(biāo)和實施方案。因此針對該計劃的首次大討論——由美國國家科學(xué)基金會和加州奧克斯那德市卡夫利基金會于5月6日舉辦的一個研討會——吸引了大批來自神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究人員。
整個酒店宴會廳“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、研討會組織者之一萬·溫迪恩在接受《自然》雜志采訪時坦承，研討會現(xiàn)場非常混亂無序。
即便沒有人清楚這個大事件具體是什么，人們依然害怕錯過神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的“下一個大事件”。溫迪恩說：“大家的信念是，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接這個飛躍。至于這個飛躍是什么，將朝什么方向發(fā)展，仍在爭論中！
還有人形容“腦計劃”是一次羅爾沙赫氏試驗：針對一項不確定的事物，每個研究人員被邀請陳述自己的希望和沒有把握的心情。
一直到去年的9月份，“腦計劃”最終劃定9個研究領(lǐng)域。每個領(lǐng)域都有一個復(fù)雜難懂的名稱：統(tǒng)計大腦細(xì)胞類型，建立大腦結(jié)構(gòu)圖，開發(fā)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記錄技術(shù)，開發(fā)操作神經(jīng)回路的工具，了解神經(jīng)細(xì)胞與個體行為之間的聯(lián)系，把神經(jīng)科學(xué)實驗與理論、模型、統(tǒng)計學(xué)等整合，描述人類大腦成像技術(shù)的機(jī)制，為科學(xué)研究建立收集人類數(shù)據(jù)的機(jī)制和知識傳播與培訓(xùn)。
如果把這些晦澀難懂的科學(xué)術(shù)語換種說法，你可能會了解這項計劃的意義深遠(yuǎn)。紐瑟姆向中國青年報記者透露，將在今年6月份提交的一份研究報告中，“腦計劃”被制訂為短、中、長三期計劃。其中，在未來7-12年的長期計劃中，科學(xué)家們主要來了解每個腦細(xì)胞的類型和其內(nèi)在聯(lián)系。
“目前沒有人知道到底有多少種腦細(xì)胞存在！奔~瑟姆說，“這項研究很關(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)上爭取能夠研究出控制大腦活動的機(jī)制及大腦連接的整個圖譜！
這可不是解剖大腦，或者制作一臺大腦掃描儀那么簡單。科學(xué)家需要一步一步慢慢來：5年以后監(jiān)測秀麗隱桿線蟲幾乎整個的大腦活動，該生物的大腦擁有302個神經(jīng)細(xì)胞和大約7000個神經(jīng)節(jié)點；10年之后完成擁有大約13萬個神經(jīng)細(xì)胞的果蠅的整個大腦圖譜的繪制；15年后觀測斑馬魚的大腦活動，或老鼠大腦皮層中一些區(qū)域的活動。
《紐約時報》甚至樂觀地預(yù)測，科學(xué)家有可能在未來10年內(nèi)構(gòu)建人類大腦活動的綜合圖譜。
2014年科學(xué)家們并不能完全繪制和模擬出整個人腦，但這一年這些事情開始走上正軌
雖然耗時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！彼源藶槔，認(rèn)為“腦計劃”將為美國帶來豐厚的回報。
科學(xué)家分析稱，一旦研究取得進(jìn)展，這項計劃將更進(jìn)一步了解像老年癡呆癥和帕金森綜合征等疾病，同時也有望為各種目前束手無策的精神疾病帶來新的療法。
據(jù)報道，醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過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，近年來用于這方面的醫(yī)療費用每年高達(dá)8000億歐元，隨著社會老齡化程度加深，這一數(shù)字還將上升。
此外，繪制人腦地圖，將有可能帶來人工智能的大突破。這些都將極大地帶動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，和人類認(rèn)知水平的提升。
但是，質(zhì)疑聲來自全世界。歐洲分子生物學(xué)組織科學(xué)家德特勒夫·魏格爾就在第一時間表示：“現(xiàn)在推出這樣耗資數(shù)億美元的‘腦計劃’是否過于草率，美國國立衛(wèi)生研究院只是想證明自己錢多嗎？”
而事實上，歐洲的不少國家也準(zhǔn)備研究大腦。在離白宮6000公里的地方，在英國齊切利的一次會議上，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——有朝一日能同時記錄數(shù)千甚至數(shù)百萬神經(jīng)元的電脈沖。
去年年初，歐盟委員會已宣布“人腦工程”成為歐盟未來10年的“新興旗艦技術(shù)項目”。為此設(shè)立專項研發(fā)計劃，未來10年內(nèi)將投入10億歐元經(jīng)費。
不過，歐盟“人腦工程”與“腦計劃”有很大不同。紐瑟姆告訴中國青年報記者：“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，他們的目的是用電腦模擬出人腦來；美國人則認(rèn)為自己還需要更多的數(shù)據(jù)，如腦細(xì)胞的種類及其彼此之間的連接方式。
“現(xiàn)在將大腦活動付諸電腦設(shè)置還太早，仍然需要更多的數(shù)據(jù)支持！奔~瑟姆的語氣里似乎流露出一點不屑，“歐洲的做法不過是走一步看一步。”
在他看來，兩個腦計劃也有互補(bǔ)性：美國如果發(fā)現(xiàn)什么新數(shù)據(jù)可以支持歐洲腦計劃的電腦模擬，而英國在模擬的過程中發(fā)現(xiàn)的新數(shù)據(jù)也可以給美國研究一些啟示。
美國《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人腦，但2014年是所有這些事情開始走上正軌的一年”。
與美國相隔太平洋的中國，似乎也有意推出“腦計劃”。中國科學(xué)院2013年發(fā)布的《科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020年的戰(zhàn)略選擇》研究報告稱，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)國家重點實驗室主任譚力海就率領(lǐng)各地學(xué)者組成的研究團(tuán)隊參與“973計劃”，一直從事中國人的腦功能的研究。他在接受媒體采訪時表示：“若中國能推出‘腦計劃’，亦是一件美事。”
來源：中國青年報
