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中國腦計劃與中國神經科學的未來

中國腦計劃與中國神經科學的未來

在中國政府即將啟動的幾個前沿科技項目中,中國腦計劃(腦科學與類腦科學研究計劃)吸引了公眾的許多關注。中科院神經科學研究所所長、腦科學與智能技術卓越創新中心主任、《國家科學評論》執行主編蒲慕明,在中國腦計劃中起著運籌帷幄的關鍵作用。在《國家科學評論》最近的一次采訪中,蒲慕明表達了他對中國腦計劃的目標與內容,以及神經科學未來發展的一些看法。在他長達40多年的研究生涯中,蒲慕明在神經科學的多個領域中都做出了卓越的貢獻。他在采訪中回憶并分享了自己的職業生涯以及他在建設中國神經科學研究機構中的經驗與想法。

中國腦計劃

NSR:新聞媒體已經報道了中國腦計劃即將啟動的消息,能給我們介紹一下這個計劃嗎?

蒲慕明:中國腦計劃是在全球興起的大型腦科學計劃潮流中,繼歐盟的人類腦計劃、美國的大腦計劃以及日本的腦/思維計劃后的又一重要腦計劃項目。與其他的腦計劃項目相比,中國腦計劃在本質上更加廣泛,它包括對于認知功能的神經基礎進行探索的基礎研究,也包括建立腦疾病診斷與干預方法的應用研究,還包括用腦科學來啟發計算方法與設備的開發。中國腦計劃的目標在于推動我們對大腦基本規律的理解,同時利用神經科學的基礎研究成果來滿足一些緊迫的社會需求,比如人民腦健康的改善與新技術的發展。

NSR:其他大型腦科學項目的目標似乎也都類似?中國腦計劃有哪些獨特之處?

蒲慕明:盡管所有這些項目都有著類似的長期目標,但中國腦計劃有著一些獨特的亮點。第一,中國腦計劃把腦疾病和腦啟發的人工智能(AI)放在特別優先的位置,而不是作為在我們更加完整地理解腦之后的長期目標。實際上,神經科學已經可以為這兩個領域帶來有用的貢獻。第二,中國的各種腦疾病人數是世界上最多的,這使得對于腦疾病的預防、早期診斷和早期干預的研究尤其緊迫,同時也為研究提供了最大的數據支撐。第三,現在國際上的神經科學研究團體大多以嚙齒類(小鼠和大鼠)作為動物模型研究生理條件和病理條件下腦功能的神經機制。這是因為嚙齒類研究的實驗手段已經高度發展,并且很多神經環路機制可能在嚙齒類與人類之間是保守的。然而,現在人們愈加發現要想理解人類的高等認知功能(如思維和意識),以及腦疾病(特別是精神疾?。?/span>,非人靈長類可能是更合適的實驗動物模型。中國有著豐富的獼猴資源,并且在用獼猴建立人類疾病模型的研究上快速發展。這使得中國在研究高級認知功能,如共情、意識和語言,以及腦疾病的病理機制和干預手段方面,可能做出獨特的貢獻。

中國腦計劃與中國神經科學的未來

?蒲慕明,中科院神經科學研究所所長、腦科學與智能技術卓越創新中心主任、《國家科學評論》執行主編。

腦圖譜與連接組

NSR:“腦圖譜”這一名詞經常出現在新聞標題中。什么是腦圖譜?

蒲慕明:要理解腦是怎樣工作的,我們需要三種圖譜:一是“細胞類型圖譜”,也就是說要鑒定各種細胞(神經元和膠質細胞)并確定它們在腦中各個區域的分布,以及每種細胞類型的分子表達模式。通過把不同細胞類型中特異性表達的分子作為標志物,我們就可以繪制第二種圖譜——“連接圖譜”(也就是所謂的“連接組”),連接圖譜是表示腦中所有神經元相互之間連接關系的圖譜?!斑B接組”的繪制經常被拿來與對生物體中所有基因進行測序的項目——“基因組”繪制相比較。三是“活動圖譜”,它指的是表示腦中與特定狀態相聯系的所有神經元的放電模式的圖譜。只有當“連接組”的信息與“細胞類型圖譜”和“活動圖譜”的信息相結合,我們才能夠充分理解腦功能的神經環路基礎。實際上,我認為細胞類型圖譜將會先于或同時于連接圖譜,在不久的將來完成。

NSR:似乎已經有新聞報道說“人類腦連接組”已經完成?

蒲慕明:我所說的“連接組”是指空間分辨率達到個體神經元水平的腦中神經元之間連接的圖譜。這種“介觀”或者“微觀”層面的連接組能夠在最大程度上推動我們對于腦中神經網絡的理解。世界上只有少數幾個實驗室已經開始嘗試繪制脊椎動物的此種連接組。

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