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“脑计划”:我知道你下一秒想什么

来源:http://www.yamatoshokai.com 作者:www.041.net 时间:2020-03-25 15:35

“脑计划”:我知道你下一秒想什么

数字大脑。资料图片

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图为模拟人脑神经系统而制造出来的神经形态计算芯片。奥地利因斯布鲁克医科大学网站

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大脑是人体最复杂的器官,破译大脑运转密码、揭开生命之谜,是令无数科学家殚精竭虑的艰难课题。2013年,美欧先后公布了具有战略意义的人脑研究计划。加速脑科学研究不仅有助于提升人类健康水平,也可带动相关产业发展、刺激经济增长。5月31日,欧洲脑科学月落下帷幕。一个月内,欧洲19个国家的相关机构举办了50多场活动,宣介脑科学对于人类健康、经济发展和社会进步的意义,呼吁欧盟各界加强该领域的研发工作。参加活动的很多科学家说,如同100年前很难想到今天的太空时代和信息时代,今天的人们也很难想象脑科学的进展将给世界带来什么变化。美欧抢占战略制高点,科学家欲为大脑绘制一幅导航示意图最近一年,特别是进入2013年以来,全世界围绕人脑布局的科学研究明显增多。2012年夏天,美国6位科学家提出一项名为人类大脑活动图谱的计划,受到奥巴马政府的高度重视,经修订后上升为美国国家层面的大科学计划。今年4月,奥巴马宣布将从2014 财年的政府预算中拿出1亿美元,启动这项旨在揭开人类大脑奥秘的研究计划。无独有偶,今年1月欧盟委员会宣布,人脑工程成为欧盟未来新兴旗舰技术项目之一,并将在未来10年内获得10亿欧元的科研经费。脑科学研究热潮,正在全球兴起。人类的大脑是个复杂的小宇宙,至今我们依旧对其知之甚少。今年4月,奥巴马会见科学家时表示,作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示两耳间三磅重物质 的奥秘。如果将大脑比作一个城市,那么目前的技术只能使人们看到城市的大概轮廓,却无法了解里面发生了什么。美国布朗大学神经科学教授约翰当纳格是人脑活动图计划的一名核心成员。他说:最令我感兴趣和困惑不解的问题就是大脑如何将思想转化为行动?对于大脑深层工作原理, 我们仍然了解得不深。哥伦比亚大学神经科学教授拉斐尔尤思蒂表示,人脑活动图计划的目标就是为大脑绘制一幅导航示意图,并非静态示意图,而是一个高分辨率的动态图。大脑单个的神经元受到刺激时做出什么反应,和其他神经元怎样互动,如何转变为想法、感情乃至最后的行动,都可以观察得一清二楚。有科学家将人脑计划视为第二个人类基因组计划。绘制人类基因组图谱改变了遗传学,现在人们希望绘制人脑活动图也能有类似的科学作用。近些年,欧洲的德国、英国、瑞士等国家也先后推出了本国的神经科学研究计划。不过,美国和欧盟依然是当今脑科学研究领域的主角,双方都希望率先抢占战略制高点,从而在未来高科技竞争中占得先机。现在是太空竞赛以来,美国的研发水平达到新高度的时候了。奥巴马信心满满地表示。而欧盟人脑工程的专网上则这样写道:如果欧洲想建立一个强有力的竞争地位,必须现在开始行动了。加速脑科学研究有助于提升人类健康水平,并带动相关产业发展、刺激经济增长在全球经济普遍低迷之时,欧美发达国家为何斥巨资加速脑科学研究?首先是保障人类健康的需要。医学研究已经发现了超过500种脑部疾病,包括从偏头痛到精神分裂症和老年痴呆症。在欧洲,约1/3的人口会患上与脑有关的疾病,这几乎影响所有的欧洲家庭,近年来用于这方面的医疗费用每年高达8000亿欧元,随着社会老龄化程度加深,这一数字还将上升。加强脑科学研究将有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗,提高人们的健康水平和生活质量。其次是科学探索的需要。脑科学研究不但可以揭开大脑高智能、高效率、低能耗之谜,对人工智能、基因学、细胞生物学、生理学、生物信息学、解剖学、行为科学、信息技术、纳米技术和营养学都有重要拉动作用。最后也是提振经济的需要,人脑工程的产业前景十分广阔,钱途不可限量。上世纪 90 年代初实施的信息高速公路计划刺激了美国整整十多年的经济繁荣,经济学界一直希冀通过一场以科技带动的产业革命促使全球经济摆脱衰退,重新走入一个相对繁荣期,人脑计划正被视为这样的发动引擎。奥巴马曾表示,在人类基因图谱的研究中,我们每投入1美元,就获得了 140 美元的回报。美国联邦政府一项分析研究指出,美国人类基因计划耗资38亿美元,截至2010 年美国已获得 8000 亿美元回报。因投资大致相同,奥巴马将美国的人脑计划与人类基因组计划相比,并期待更高的回报。随着脑科学研究的深入,基于基础性研究而诞生的新学科和新产业将大量涌现,并将产生众多的就业机会。脑科学研究属于具有高科技附加值的项目,以此为基础的产业必将产生可观的经济效益。有研究报告显示,自2009 年以来,人脑工程领域的产业规模持续增长,2012年相关产业规模约为10亿美元,2020年有望增长至60亿美元。脑科学是科学界最难攻克的堡垒之一,绘制人脑活动图是一项长期工程与人类基因组计划相比,脑计划更加复杂而艰难,因为人类大脑是人体中最复杂的器官,研究者必须要费很大力气来取得数据并分析、理解数据。尽管近年来相关科学研究日益深入,但人脑科学仍然是现代人体科学中未知因素最多的领域,是科学界最难攻克的堡垒之一。人类大脑由100多亿个神经细胞组成,是宇宙中已知的最为复杂的组织结构。大脑的复杂性,还在于神经细胞在形状和功能上的多样性,以及神经细胞结构和分子组成上的千差万别。现在,科学家们还不了解任何单个机体的大脑工作机制,就连只有302个神经元的小虫也没法了解它的神经体系。目前人类对小神经元网络工作机制知之甚少,而在细胞解析层面,对于大脑结构的工作机制基本一无所知。中国复旦大学脑研究院学术委员会主任、中科院院士杨雄里指出,人们不可能像基因组计划标识出每个基因一样给每个神经元打上标签,未来研究的困难之处不仅在于人脑的细胞数量太多,更在于大脑的活动是动态的、因环境而变化,而且在不同层次上又有不同性质的问题。北京师范大学脑与认知科学研究院院长罗跃嘉认为,大脑研究不但需要理论的进步,还需要技术设备的同步更新。目前来看,技术手段还不足以支撑起研究动态脑的基础,技术设备研发也不容忽视。就像我们要去研究火星,首先要建造一艘能够到达火星的飞船。 罗跃嘉说。杨雄里认为,要绘制出完整的人脑活动图,10年时间显然是太短了。以杨雄里的研究经历来看经常会出现这样的情况:当对一个问题有了比较深入的了解以后,大量新问题会接踵而来。人类对大脑的认识是绝对真理,在某一个历史时期我们所认识的是相对真理,我们可以无限逼近大脑的奥秘,但不能穷尽。杨雄里说。更多阅读欧盟脑科学会议呼吁欧盟成员国加强研发协作我国研发高分辨脑地图可视仪透视美国脑计划:复杂度超过人类基因组计划

你下一秒钟会想什么:是抱怨患上了节后综合征还是头疼情人节晚餐地点;准备献出一分爱心还是冒出一个邪恶的念头?目前最先进的仪器也很难做出预测。从今年开始,科学家们将试图来解开这个谜题。

一项全称为“推进创新神经技术脑研究计划”的科学项目,正在加速进行。这份由美国总统奥巴马在去年4月份提出的研究计划,有着一个宏伟的蓝图:绘制出人脑活动图谱,了解人脑的运行机理,从而读出人们的思维活动,检测脑部疾病。

并不只有美国盯上了大脑。2013年年初,欧盟委员会就宣布“人脑工程”为欧盟未来10年的“新兴旗舰技术项目”。

《纽约时报》称,奥巴马政府酝酿的这项宏大计划堪与人类基因计划相媲美。但美国国立卫生研究院“脑计划”研究委员会联合主席威廉:纽瑟姆告诉中国青年报记者,“‘脑计划’比基因计划要复杂得多,相比后者,‘脑计划’有着更深层次的科学意义。”

我们可以探索数光年之外的星系,却对两耳间的大脑知之甚少

描绘人类的大脑?听上去很简单,但正如奥巴马在一次新闻发布会上所说,“我们可以探索数光年之外的星系,却对两只耳朵之间三磅重的大脑知之甚少”。

这颗看上去并不起眼的头颅,大脑中有大约1000亿个神经元,彼此通讯,形成100万亿个突触,数量之繁密,胜过整个银河系的星辰。在大脑面前,绞尽脑汁的人类就像仰望星空的孩子,一位神经科学家无奈地说:“我们不了解任何一个单个机体的大脑工作机制,就连只有302个神经元的小虫,我们目前也没法了解它的神经体系。”

即便是目前最先进的科学技术,也只能记录来自单一神经元或小群神经元的信息。用哥伦比亚大学神经科学家拉斐尔:尤思特的话说,“就像你在看电影,可是电视的显示屏只有一像素”。

www.041.net,或许因此,当2011年尤思特和哈佛大学分子遗传学家乔治:丘奇提议开发一项新技术,用于追踪人类大脑的功能连接活动,最终达到可以测量单个神经元活动的水平时,引发了轩然大波。

美国神经生物学家马库斯:梅斯特指出,“脑计划”是一个考虑不周的计划,甚至是错误的想法,是“一项基于科幻小说的工作”。

的确,以目前的科学水平来说,“脑计划”听上去就像天方夜谭。但尤思特的提议还是引发了科学家们巨大的热情。科维理基金会科学项目组于当年年底与美国国立卫生研究院、国防部高级研究项目局、白宫科技政策办公室等举行一系列会议推广这一计划。尤思特承认,正是他提出的“脑活动地图”,最终演变成“脑计划”。

“‘脑计划’项目的提出者是奥巴马总统本人。”纽瑟姆告诉中国青年报记者,“白宫的科技政策办公室每年会向总统建议一些研究领域,脑科学是被选中研究的领域之一。”

美国国会批准2014财年为“脑计划”拨款1.1亿美元。美国国立卫生研究院特地为此发布了一个指南,计划用3年时间集中研究6类领域,研发观察大脑神经元的新技术和新方法。

不过,就像“人人都知道这是块大肥肉,却不知道何从下口”一样,纽瑟姆坦言:“基因计划有个明确的计划就是描绘出人的基因图,脑计划没有明确的计划,目的要了解大脑怎么工作,但是难以描绘具体的任务。”

我们已经准备好迎接这个飞跃,虽然不清楚这个飞跃是什么

就是这么一个听上去不靠谱、却又耗费巨资的科研计划,几乎把全世界神经科学研究者的脑瓜砸晕了。“脑计划”提出一个月之后,一大批神经科学家、物理学家和工程师,聚集到美国弗吉尼亚州的小镇阿灵顿。

奥巴马在4月的声明中并没有指出一些关键细节,例如该计划的具体目标和实施方案。因此针对该计划的首次大讨论——由美国国家科学基金会和加州奥克斯那德市卡夫利基金会于5月6日举办的一个研讨会——吸引了大批来自神经科学领域的研究人员。

整个酒店宴会厅“弥漫着兴奋、希望、焦虑和紧张气氛”。哈佛大学医学院神经生物学家、研讨会组织者之一万:温迪恩在接受《自然》杂志采访时坦承,研讨会现场非常混乱无序。

即便没有人清楚这个大事件具体是什么,人们依然害怕错过神经科学领域的“下一个大事件”。温迪恩说:“大家的信念是,我们已经准备好迎接这个飞跃。至于这个飞跃是什么,将朝什么方向发展,仍在争论中。”

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