來源: 文匯報

????? 腦科學近年已成為全世界科學研究的熱點。經過近3年的醞釀，“腦科學與類腦研究”———中國腦計劃，作為重大科技項目被列入國家“十三五”規劃。?
????? 復旦大學是國內第一所成立腦科學研究院的高校。該院學術委員會主任、中科院院士楊雄里教授參與了“中國腦計劃”的籌備工作。在一位神經生物學家的眼中，我們在腦科學研究領域究竟面臨著什么樣的挑戰?　近日，他就此接受了記者的采訪。?
????? 中國科學家在2015年，就對腦科學與類腦研究在中國“一體兩翼”的部署達成了初步的共識，即以闡釋人類認知的神經基礎(認識腦)　為主體和核心　(一體)，同時展現“兩翼”:其中一翼是大力加強預防、診斷和治療腦重大疾病的研究　(保護腦);另一翼是在大數據快速發展的時代背景下，受大腦運作原理及機制的啟示，通過計算和系統模擬推進人工智能的研究　(模擬腦)。?
????? 唯有對大腦的運作機制有更深刻的認識，才能推動各個相關學科領域的發展?
????? 腦科學研究成果以及腦科學未來的應用，如今已引起科學界乃至大眾的廣泛關注。?
????? 我在上世紀60年代初進入這個領域，那時正值神經科學作為一門綜合性的統一學科崛起的前夜，因而有幸見證了半個世紀來這一領域所發生的革命性變化。當下，我們又站在了闡釋人類大腦奧秘的關鍵時刻。?
????? 統計數據顯示，過去30年產生的有關神經科學的知識，大概是上世紀80年代以前的46倍。在微觀上，我們對腦和神經系統的研究深入到了細胞和分子水平，對神經信號的發生和傳遞的規律，對與此有緊密關聯的離子通道的結構、功能及運轉方式，已有相當深入的了解;對困擾人們已久的若干腦及神經系統疾病的病因和發病機制，也有了相當的知識積累。?
????? 從宏觀來看，腦科學發展速度的加快，一個重要因素是大量新技術的涌入。如無創傷腦功能檢測和分析技術的發展，為腦的高級功能和腦不同區域神經細胞協同活動的相關核心問題，提供了重要的信息。?
????? 在上述兩方面研究的互相影響和促進下，腦科學的各重要分支涌現出了大量成果。其中一項令人矚目的進展是，去年7月，美國華盛頓大學的神經科學家們，根據大腦皮層的結構、功能和區域間連接的情況，將大腦的兩個半球分成了180個特定的區域，提供了一幅更精確的大腦地圖。其中有超過一半的區域是首次被查明并記錄的。如果把大腦比喻成地球，這些大腦區域有點像是一個個國家，不僅有清晰的國境線，也各有特點。?
????? 在這些成果的基礎上，我們可以期待，對腦的工作原理將會有更深入的了解。對腦重大疾患　(如老年性癡呆、帕金森病、精神分裂癥、抑郁癥、藥物成癮、中樞神經系統損傷等)　的病因、發病機制，會有更清楚的認識。在此基礎上，我們可以做出早期診斷，并開發出更有效的治療手段。?
????? 腦科學和類腦研究項目實施可使我國腦科學研究實現可持續、跨越式發展?
????? 在以上幾方面的研究中，中國神經科學家無疑大有可為。在過去20年中，在各類科技項目的支持下，我國腦科學的許多分支取得了可喜的進展。?
????? 以我所在的復旦大學腦科學研究院/醫學神經生物學國家重點實驗室為例，長期以來，我們在腦科學的基礎和臨床方面卓有成績，近年來又特別強調腦科學基礎、臨床研究的緊密結合。我們將與全國同行一起，致力于把腦科學研究院建成為一個匯聚多個領域學者的研究平臺。?
????? 此外，復旦2015年新建的“類腦智能科學與技術研究院”也在迅速崛起。?
????? 腦科學的進展令人印象深刻，但我們清醒地意識到，還存在認識上的“巨大的鴻溝”。“鴻溝”之一是，目前的研究要么是專注于單個神經細胞或少數細胞組成神經環路　(微觀)，要么是應用活體成像技術，對一大群細胞進行總體活動分析　(宏觀)。對在宏觀與微觀層面之間的介觀層面的認識，還十分匱乏。?
????? 實際上，腦實施高級功能　(如感知、認知、思維)　涉及的，是少則數千、多則上百萬的神經元集群。這些群體中每個細胞產生的電信號就像一個個“音符”不斷地跳躍，而群體中所有神經元產生的各種“音符”和諧、有規律的此起彼伏，便形成一首恢宏的交響曲———這正是腦實施各種功能的基礎。?
????? 因此，科學家們將努力開發新技術，來標記大范圍神經環路的各神經元，并對大群神經元各單元活動進行同步檢測。這些技術將使科學家能探索大范圍的神經元集群的功能狀態及動態變化，并與行為的分析相關起來，逐漸從對動物模型的研究推進到對人的研究，從而在揭示大腦奧秘的征程中跨越溝壑，走得更遠。?
????? 應該說，這是一項十分艱巨的任務，它的艱巨性不僅在于腦的復雜性，還在于腦是一個動態變化的系統。這需要多學科專家的協同努力。?
????? 腦科學與信息科學、計算科學及其它工程科學之間的互動，推動人工智能發展