國際性人類腦計劃——HBP

Human Brain Project, HBP國際性人類腦計劃——HBPhttp://www.humanbrainproject.eu/index.html人類腦計劃的基本思想和概念可追溯到上世紀的80年代。在美國國防部等部門的資助下，1989年美國國立衛生研究院（NIH）和國家自然科學基金會（NSF）召集有關神經科學家、計算機科學家和預研項目的負責人會議，集中討論了「利用新的計算機技術構建腦的資料庫和模型」問題。同年，美國科學院醫學研究所成立了一個專家委員會，對利用現代信息科學技術研究腦的科學性與可行性進行了論證。歷時二年，收集了一百多位科學家的意見，於1991年夏天發布了題為《Mapping the brain and its functions: Integrating enabling technologies into neuroscience research》的報告，得出了肯定性的結論，建議設立一項研究計劃，專門用於資助神經科學和信息科學相結合的研究。 1992年，美國國立精神衛生研究院（NIMH）正式確定支持這一計劃，成立了「人類腦計劃」聯邦協調委員會（FICC-HBP），負責組織協調和指導這項工作。當年得到了4個部15個聯邦機構,包括美國國立衛生研究院、美國國家自然科學基金會、美國海軍研究辦公室（Office of Naval Research）、美國宇航局（NASA）和能源部等的聯合資助。 1993年4月2日，美國聯邦聯合資助小組發布了「人類腦計劃」的第一個項目公告：「人類腦計劃第一期可行性研究」，由美國國立衛生研究院承擔,共有23個項目獲得資助。1995年10月，該計劃的修訂版發表，在對人類腦計劃的重要性和特殊性予以確認的同時，強調要求每個課題都應包括腦及行為和信息科學兩方面的研究內容。在第一期可行性研究順利完成的基礎上， 1997年人類腦計劃正式在美國啟動，二十多所著名大學和研究所參加了這項科研大計劃，30多位課題負責人獲得了該計劃項目的資助。他們充分利用各自的條件和優勢，開展神經信息學的相關研究，同時與有關的研究團隊進行交流與合作研究，互通信息，資源共享。經過幾年的共同努力，這一計劃已於2004年順利完成，取得了許多重要的研究成果，並積累了一些寶貴的經驗。人類腦計劃（Human Brain Project, HBP）是繼人類基因組計劃（Human Genome Project, HGP）之後又一個重要的科研大計劃。 在經過多年的討論和可行性研究之後，於1997年在美國正式啟動。參考文獻：1．Stephen H. Koslow, Michael F. Huerta (1997) Neuroinformatics: An Overview of the Human Brain Project. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, Mahwah.2．Stephen H. Koslow, Shankar Subramaniam (2005) Databasing the Brain: From Data to Knowledge (Neuroinformatics). Wtley.3.唐煥文，唐一源，郭崇慧，陳克偉(2007) 神經信息學及應用，科學出版社．

人類腦計劃將影響許多不同的社會領域。腦模擬將提供新的見解化為基本，神經系統疾病，如自閉症，抑鬱症，帕金森氏症，阿爾茨海默氏症的原因。 它會給我們的測試藥物和了解他們的工作方式的新途徑。它將提供新的藥物，直接針對疾病的成因，比目前的治療，副作用較少的測試平台。 它將使我們能夠設計假肢裝置，以幫助殘疾人士。潛在的巨大的好處。隨著世界人口的年齡的增長，超過三分之一會受到某種腦血管疾病 。 腦模擬為我們提供了一個強大的新戰略，以解決這個問題 。

該項目還有望成為一個新的信息技術源 。不像今天的電腦，大腦有能力自我修復，作出決定，學習，創造性地思考-而不會消耗更多的能量比電燈泡。 人腦的項目將帶來新一代的神經形態計算設備，這些能力與大腦電路電路直接從派生 。新設備將幫助我們建立一個真正的智能機器人的新一代， 以幫助我們在工作中和我們的日常生活。

人類腦計劃的基礎上工作的藍腦計劃。藍腦計劃由亨利馬克拉姆的高等洛桑聯邦理工學院（EPFL）的帶領下，已經採取了模擬完整的大腦不可缺少的。 在過去6年來，該項目已開發的原型設備與工具，訣竅和超級計算技術必須建立腦模型，有可能在其發展的任何階段，任何物種。 作為一種概念證明，該項目已成功地建立了有史以來第一次，新皮層的詳細模型，大腦的基本構建塊之

大腦全部的動脈 大腦的痛結構

選稿人：阮梅花審校人：供稿時間：2006-4-12摘要：「了解大腦、認識自身」是21世紀科學面臨的最大挑戰。由於人腦的結構和功能極其複雜，單靠獨立的科學家或實驗室很難對人腦進行全面的研究。因此，國際人類腦計劃應運而生。本文對美國為首的「人類腦計劃」和OECD的「大腦研究項目」進行了概述和分析。「了解大腦、認識自身」是21世紀科學面臨的最大挑戰。由於人腦的結構和功能極其複雜，需要從分子、細胞、系統、全腦和行為等不同層次進行研究和整合，才有可能揭示其奧秘。有關腦的研究包括神經解剖、神經生理、神經病理、神經生化、神經免疫、神經電生理、神經心理等，這些研究已經獲得了大量有關動物腦和人腦的實驗數據和結果。近年來分子神經生物學研究從基因水平來揭示人腦的奧秘，先進的基因晶元技術在每秒鐘就可以得到大量的實驗數據。腦功能成像(fMRI、PET等)的應用使我們能夠從活體和整體水平來研究腦，好比窺探腦的窗口，可以在無創傷條件下了解到人的思維、行為活動時腦的功能活動。這些新方法、新技術極大增強了我們從微觀與宏觀兩個水平上進行腦研究的能力，同時也產生了海量的實驗數據。沒有哪個科學家、實驗室能夠掌握所有的信息並獨立地進行腦的全面研究。鑒於這種情況，以美國為首的世界20個國家提出人類腦計劃；國際經濟合作與發展組織（OECD）七個成員國成立了國際神經信息科學合作團隊，啟動了大腦研究項目。本文對這兩個國際性人類腦計划進行了概述和分析。一、人類腦計劃1996年，以美國為首的神經信息學工作組建立，參與國包括美國、英國、德國、法國、瑞典、挪威、瑞士、澳大利亞、日本等19個國家，歐洲委員會也作為正式成員參加。1997年人類腦計劃在美國正式啟動，美國20多家著名的大學和研究所參加了這個研究計劃。2001年10月，我國成為參加此計劃的第20個成員國。此計劃的目的是組織和協調全世界神經科學和信息學家共同研究腦、開發腦、保護腦和創造腦。根據規定，成員國之間可利用電子網路尋求研究協作夥伴，進行數據交換和科研協作，可以免費使用通用神經信息學資料庫和信息工具，承擔科研任務，同享科研成果和腦研究資源。50多位神經信息學的課題負責人得到該項目的基金資助。他們充分利用神經科學和信息科學的優勢條件進行研究，相互間建立合作關係，利用電子網路互通信息，運用資料庫進行資源共享。人類腦計劃包括神經科學和信息學相互結合的研究，其核心內容是神經信息學，目標是利用現代化信息工具，使神經科學家和信息學家能夠將腦的結構和功能研究結果聯繫起來，建立神經信息學資料庫和有關神經系統所有數據的全球知識管理系統，將不同層次有關腦的研究數據進行檢索、比較、分析、整合、建模和模擬，繪製出腦功能、結構和神經網路圖譜，從而解決目前神經科學所面臨的海量數據問題，從基因到行為各個水平加深人類對大腦的理解，達到「認識腦、保護腦和創造腦」的目標。二、OECD啟動大腦研究項目2005年8月，在OECD全球科學論壇上，與會的七個成員國組成國際神經信息學合作團隊（INCF，InternationalNeuroinformaticsCoordinatingFacility），啟動大腦研究項目。提高對大腦的理解，有望使神經系統疾病的預防和治療獲得突破，這些神經系統疾病包括帕金森症、阿爾茨默氏症，以及治病抑鬱或精神分裂症的新療法。由於一個人腦細胞就有1億以上的神經細胞和500萬米的神經互聯網路，到目前為止，從事於數千個不同的神經及相關科學項目的科學家們和研究人員很難處理收集到的海量數據。這些科學家和研究人員通常需要在不同的平台上使用各種模型工具，以共享他們的數據，並對其加以分析。為了迎接這些挑戰，INCF將從以下幾個方面著手大腦研究項目工作：1）促進神經科學數據及相關知識資料庫管理方面的國際合作；2）在國際範圍內創造一個經過各成員國同意的新型分析和模型工作；3）發展大腦功能的數學/計算模型；4）促進相關標準、指導方針和軟體工具的發展，使多個計算平台能相互協作。不久的將來，INCF還將實行新的神經信息學資助計劃，組成國際科學家團隊，在以下方面開展合作：創造新的資料庫，開發出新的分析工具和計算模型。三、比較分析以上兩個國際性人類腦計劃的共同點是加大神經信息學的研究，解決目前神經科學所面臨的海量數據問題，加強合作，數據共享。這種合作、共享的形式，一方面可以避免重複勞動，提高大腦研究的效率；另一方面，合作、共享有利於各國合理分配，各自著重於研究大腦各具體、不同的領域，從而加速人類對大腦的理解。人類腦計劃與OECD大腦項目的不同點有：1）參與者範圍不同：人類腦計劃有世界20個國家參與，比OECD大腦項目的7個成員國更廣泛，但是後者的參加人員有望增加；2）重點研究領域不相同：前者的研究內容包括神經科學（包括大腦結構與功能）和神經信息學，側重於基礎研究；而後者則更著重於神經信息學及其在疾病治療中的應用。由於大腦及其功能的複雜性，單靠一個國家或者一個研究所的力量是不行的，必須聯合各國力量，共同研究，加強合作，才能更好地發展神經科學，開發新療法，最終解決人類所面臨的神經系統疾病這一大類難題。
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