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美国“脑计划”这三年

时间:2016-04-28 09:29来源:新华社 作者:郭爽


  新华社洛杉矶4月26日电 综述:美国“脑计划”这三年

  新华社记者郭爽

  美国政府2013年提出“推进创新神经技术脑研究计划”(简称“脑计划”),目标包括探索人类大脑工作机制、开发大脑不治之症的疗法等。

  这一计划之宏大,被认为可与人类基因组计划相媲美。历经3年,目前“脑计划”实施现状如何,面临哪些挑战,有何解决办法?

  高调起步

  3年前,美国总统奥巴马雄心勃勃地公布这一宏伟计划,称要“通过10年努力绘制出完整的人脑活动图”,并认为这将不仅具有科研和医学意义,还将产生巨大的经济社会影响,具有改善全球数十亿人生活的潜力。

  白宫不仅对这项计划寄予厚望,也给予了巨大支持。在美国联邦政府2017财政年度预算中,“脑计划”的预算增至4.34亿美元,与2016财年相比增幅近45%,更是2014财年的4倍多。

  除了政府拨款,美国各界也在为这项计划提供支持。美国著名商界人士桑迪·韦尔和夫人26日刚刚宣布,为“脑计划”捐出1.85亿美元,希望能推动神经科学发展。这是脑科学领域史上最大的一笔捐款。

  “脑计划”咨询委员会联合主管、美国神经生物学家科尼利亚·巴格曼曾对媒体说,最初获得资金时,科学家并不知道如何推进“脑计划”研究,后来达成了一个基本共识:第一步是技术创新和推动技术发展,只有这样才能推动神经科学向前发展;第二步是将这些新技术应用于探索大脑功能的工作机制。

  过去3年,“脑计划”研究在多个领域取得进展。比如去年4月,科学家找到了一种通过控制实验室动物大脑神经回路、较准确操控其行为的方式,被美国媒体称为该计划启动以来第一个重要成就。

  齐头并进

  美国“脑计划”的具体事务由多个机构负责,这些机构侧重点各有不同。从涉及该项目的2017财年预算中,“脑计划”几大研发方向或许可窥一斑。

  作为“脑计划”研究的主要机构,美国国家卫生研究院将获得该计划预算的最大部分,总共1.95亿美元资金,支持其“脑计划2025”项目。国家卫生研究院还计划通过“脑计划公私合作伙伴项目”,将学术研究者与新技术工具制造商对接起来。

  美国国家卫生研究院公布的研究方向,包括开发分析大脑细胞和神经回路的研究工具,开发新一代人类大脑成像技术,大规模记录大脑活动和调节控制大脑功能,研究神经回路功能、开发新一代人脑侵入性装置,开设多项神经科学短期课程等。

  美国能源部将首次获得900万美元经费支持,重点发展新型生物传感器和监测设备以监测关键分子在大脑中的工作过程。

  另外,美国国防部高级研究项目局将获得1.18亿美元资金,重点内容包括研发能够读写单个神经元功能的硬件原型等。美国国家科学基金会将获得7400万美元,用于设立“国家大脑观测站”,协调大规模国际脑研究项目,平衡在神经技术领域的多方投资。美国情报高级研究计划署则将继续研究应用神经科学。

  前路多艰

  初步研究成果、研究团队和资金的到位,都只是万里长征第一步。从科研难度本身,到合作模式、伦理问题等等,摆在这项宏伟计划面前的现实困难还有很多。

  首先,科学界此前对大脑工作机制的认知几乎是空白,技术难度不言而喻。科学家承认,一个多世纪以来对大脑的探索才刚刚触及这个巨大科学挑战的表层。比如,动物研究的当前最高水平是可同时从约1000个神经元中取样,但人脑有850亿到1000亿个神经元。破解它们共同包含的巨大奥秘,看起来像“不可能完成的任务”。

  伦理方面也有不少担忧。“脑计划”中的一些技术设想如果实现,便有可能用于操纵神经元,这不仅让人担心会产生“读心术”,还对大脑是否会被控制感到忧虑。奥巴马曾指示相关委员会加强生命伦理问题的研究,以探索解答伴随“脑计划”科研发展而引发的相关伦理、法律和社会意识等方面的问题。

  另外,如何开展合作也是个大问题。参与“脑计划”的加州理工学院专家多丽丝对记者说,与基因组计划或者物理学工程相比,神经学研究方式充满个性,这是“脑计划”参与者共同工作时面临的一大挑战。

  技术突围

  尽管困难重重,科学家依然能够看到与脑科学相关的技术取得突破的希望。就研究工具来说,科学家设想,综合运用多种新技术,去探测记录人脑活动,并由此带动一批新技术进步。

  美国国家卫生研究院专家埃德蒙·塔利认为,光电等科学领域中研发的设备,在“脑计划”研究中前景广阔。加州理工学院脑成像中心负责人、神经科学教授拉尔夫·阿道夫也指出,将来可能通过光学方法获取多种成像类型的大量数据,为脑研究提供支持。

  加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究院负责人保罗·韦斯则认为,电子探针技术、光学探针技术、光遗传学、功能化纳米粒子技术、合成生物学技术等,都可能用于脑科学研究。

  此外,公私合作的方式是“脑计划”的一大特点。除了政府研发机构,包括数家光电企业、脑成像技术公司等在内的各类相关领域企业,包括一些初创公司,也都是“脑计划”研发的合作方。这种方式有助于为研究提供持续的活力。

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(责任编辑:吴盛)
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