可與人類基因組計劃相媲美的美國腦計劃，這三年發展如何

科技 05-02

人工智慧學家

美國政府２０１３年提出「推進創新神經技術腦研究計劃」（簡稱「腦計劃」），目標包括探索人類大腦工作機制、開發大腦不治之症的療法等。

這一計劃之宏大，被認為可與人類基因組計劃相媲美。歷經３年，目前「腦計劃」實施現狀如何，面臨哪些挑戰，有何解決辦法？

高調起步

３年前，美國總統奧巴馬雄心勃勃地公布這一宏偉計劃，稱要「通過１０年努力繪製出完整的人腦活動圖」，並認為這將不僅具有科研和醫學意義，還將產生巨大的經濟社會影響，具有改善全球數十億人生活的潛力。

白宮不僅對這項計劃寄予厚望，也給予了巨大支持。在美國聯邦政府２０１７財政年度預算中，「腦計劃」的預算增至４．３４億美元，與２０１６財年相比增幅近４５％，更是２０１４財年的４倍多。

除了政府撥款，美國各界也在為這項計劃提供支持。美國著名商界人士桑迪·韋爾和夫人２６日剛剛宣布，為「腦計劃」捐出１．８５億美元，希望能推動神經科學發展。這是腦科學領域史上最大的一筆捐款。

「腦計劃」諮詢委員會聯合主管、美國神經生物學家科尼利亞·巴格曼曾對媒體說，最初獲得資金時，科學家並不知道如何推進「腦計劃」研究，後來達成了一個基本共識：第一步是技術創新和推動技術發展，只有這樣才能推動神經科學向前發展；第二步是將這些新技術應用於探索大腦功能的工作機制。

過去３年，「腦計劃」研究在多個領域取得進展。比如去年４月，科學家找到了一種通過控制實驗室動物大腦神經迴路、較準確操控其行為的方式，被美國媒體稱為該計劃啟動以來第一個重要成就。

齊頭並進

美國「腦計劃」的具體事務由多個機構負責，這些機構側重點各有不同。從涉及該項目的２０１７財年預算中，「腦計劃」幾大研發方向或許可窺一斑。

作為「腦計劃」研究的主要機構，美國國家衛生研究院將獲得該計劃預算的最大部分，總共１．９５億美元資金，支持其「腦計劃２０２５」項目。國家衛生研究院還計劃通過「腦計劃公私合作夥伴項目」，將學術研究者與新技術工具製造商對接起來。

美國國家衛生研究院公布的研究方向，包括開發分析大腦細胞和神經迴路的研究工具，開發新一代人類大腦成像技術，大規模記錄大腦活動和調節控制大腦功能，研究神經迴路功能、開發新一代人腦侵入性裝置，開設多項神經科學短期課程等。

美國能源部將首次獲得９００萬美元經費支持，重點發展新型生物感測器和監測設備以監測關鍵分子在大腦中的工作過程。

另外，美國國防部高級研究項目局將獲得１．１８億美元資金，重點內容包括研發能夠讀寫單個神經元功能的硬體原型等。美國國家科學基金會將獲得７４００萬美元，用於設立「國家大腦觀測站」，協調大規模國際腦研究項目，平衡在神經技術領域的多方投資。美國情報高級研究計劃署則將繼續研究應用神經科學。

前路多艱

初步研究成果、研究團隊和資金的到位，都只是萬里長征第一步。從科研難度本身，到合作模式、倫理問題等等，擺在這項宏偉計劃面前的現實困難還有很多。

首先，科學界此前對大腦工作機制的認知幾乎是空白，技術難度不言而喻。科學家承認，一個多世紀以來對大腦的探索才剛剛觸及這個巨大科學挑戰的表層。比如，動物研究的當前最高水平是可同時從約１０００個神經元中取樣，但人腦有８５０億到１０００億個神經元。破解它們共同包含的巨大奧秘，看起來像「不可能完成的任務」。

倫理方面也有不少擔憂。「腦計劃」中的一些技術設想如果實現，便有可能用於操縱神經元，這不僅讓人擔心會產生「讀心術」，還對大腦是否會被控制感到憂慮。奧巴馬曾指示相關委員會加強生命倫理問題的研究，以探索解答伴隨「腦計劃」科研發展而引發的相關倫理、法律和社會意識等方面的問題。

技術突圍

儘管困難重重，科學家依然能夠看到與腦科學相關的技術取得突破的希望。就研究工具來說，科學家設想，綜合運用多種新技術，去探測記錄人腦活動，並由此帶動一批新技術進步。

美國國家衛生研究院專家埃德蒙·塔利認為，光電等科學領域中研發的設備，在「腦計劃」研究中前景廣闊。加州理工學院腦成像中心負責人、神經科學教授拉爾夫·阿道夫也指出，將來可能通過光學方法獲取多種成像類型的大量數據，為腦研究提供支持。

加州大學洛杉磯分校加州納米系統研究院負責人保羅·韋斯則認為，電子探針技術、光學探針技術、光遺傳學、功能化納米粒子技術、合成生物學技術等，都可能用於腦科學研究。

此外，公私合作的方式是「腦計劃」的一大特點。除了政府研發機構，包括數家光電企業、腦成像技術公司等在內的各類相關領域企業，包括一些初創公司，也都是「腦計劃」研發的合作方。這種方式有助於為研究提供持續的活力。

來源：新華社洛杉磯

人工智慧學家Aitists

人工智慧學家是權威的前沿科技媒體和研究機構，2016年2月成立人工智慧與互聯網進化實驗室（AIE Lab)，重點研究互聯網，人工智慧，腦科學，虛擬現實，機器人，移動互聯網等領域的未來發展趨勢和重大科學問題。

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