這次，目標是人腦（附照片）

　　□本報記者 江世亮　　最近一年，特別是進入2013年以來，圍繞人腦布局的科學研究明顯增多。首先是去年夏天由美國6位科學家提出一項名為「人類大腦活動圖譜」的計劃（BrainActivity Mapping），此計划出台不久即受到奧巴馬政府的高度重視，經美國國立衛生研究院等運作，該計劃經修訂後上升為美國國家層面的大科學計劃。今年2月在本年度的國情咨文中，奧巴馬專門提到了這一腦活動圖項目。4月2日，奧巴馬總統正式宣布將從2014財年的政府預算中拿出1億美元，用於此項旨在揭開人類大腦未解之謎的研究計劃。　　無獨有偶，今年1月，歐盟委員會宣布，作為其未來與新興科技最重要的一部分工作，將啟動一項耗資10億歐元的人腦計劃（HumanBrain Project），以圖在10年內模擬人類大腦這一人體最複雜的器官。　　美歐這次為什麼不約而同把人腦作為研究重點？這一決策過程的背後有哪些故事？這次的腦科學研究與人類基因組計劃相比有哪些異同點？腦研究項目有可能帶動美歐乃至世界經濟復甦嗎？中國神經科學界對此又有何反應？就這些話題，記者採訪了著名神經科學家、葛蘭素史克中國研發副總裁、清華大學兼職教授魯白博士。　　作為人類，我們能夠確定光年遠的星系，研究小於一個原子的顆粒，但我們仍然沒有解開介於我們耳朵之間這三磅重的物質的秘密。因此，我們仍然無法治癒像老年痴呆症、自閉症之類的疾病，或者能從中風中完全康復。　　大腦研究計劃將會有助於科學家們獲得腦部活動的動態圖，並更好地理解我們如何思考、學習和記憶。這項計劃能夠創造就業機會，並可能改善全球數十億人的生活。 ——貝拉克·奧巴馬（2013.4.2）　　重大決策背後的故事　　記者：請魯教授就這次奧巴馬宣布的美國將啟動「大腦活動圖」計劃本身希望達到的目標及背景作更多介紹。美歐諸國為什麼在經濟不景氣的時候要斥資做這件事？　　魯白：這次大腦活動圖決策過程的來龍去脈，《科學》等雜誌有文章披露了一些細節。繪製人腦活動圖的想法源於美國一個資助神經科學、天體物理、納米科學的智囊機構卡弗里基金會在2011年9月組織的一次頭腦風暴，召集者是該基金會的科學項目副總裁全美永。全美永是一位華裔分子遺傳學家，她的知名來自她鍥而不捨地促成了多項跨學科的科學項目。與會的6位專家在合成生物學、納米科技和神經科學方面均有很深造詣，領頭的是哈佛大學醫學院的遺傳學家喬治·丘奇，此人是人類基因組計劃的創始人之一，另外有哥倫比亞大學的神經科學家拉斐爾·尤斯特等人。　　此次頭腦風暴的主要話題是神經科學。與會者比較一致的看法是，隨著一系列新技術的出現，開展一項大規模的用以跟蹤人類大腦功能連接活動，直至對每個神經元功能作詳盡了解的條件已經成熟。此次頭腦風暴的結果是形成了一份名為大腦活動圖譜繪製（BrainActivity Mapping，BAM）的項目建議書，並於同年12月向美國國立健康研究院、美國國防部高級研究計劃局和白宮科學與技術政策辦公室提出了這一項目。　　一年多後，《自然》雜誌在一篇報道中這樣記敘道：「在全美永的推動下，神經學家和納米科學家聚集在英國白金漢郡一個風景優美的鄉村裡，科學家們在那裡共同起草了一份論文，寫下了他們雄心勃勃的計劃，即通過神經細胞層面以毫秒級解析度來繪製神經環路的活動圖，以探索被稱之為『難以滲透叢林』的大腦功能」。　　2012年1月6日，在加州聖莫尼卡舉行的卡弗里基金會未來研討會上，BAM作為一項主要議題被推向了一個新的高度，緊接著在國際神經科學界的頂尖刊物《神經元》雜誌發表了實施該項目目標的相關細節和初步方案。　　這幾位科學家的建議和他們在《神經元》雜誌發表的文章很快為白宮科學與技術政策辦公室所注意，其時，這批官員正受命為奧巴馬總統起草在科學研究層面尋求可能的突破以迎接未來挑戰的講稿，人腦研究也是準備列入其中的一項。可以說喬治·丘奇等幾位科學家的想法正好與奧巴馬總統想從科學上尋求突破的想法契合，於是就有了今年2月美國總統國情咨文中關於推動腦科學研究和4月初奧巴馬總統關於啟動「大腦活動圖」計劃的講話。　　需要指出的是，6位科學家一開始提出的腦活動計劃是很謹慎的，他們建議在進行斑馬魚、小鼠和大鼠實驗之前，先從一些簡單的生物實驗開始，包括蠕蟲、果蠅和水蛭等。但白宮科學與技術政策辦公室官員鼓勵這些學者「提出更遠大的目標」，於是，這一項目後來擴展到對人類大腦活動圖譜的繪製，以及對腦部疾病干預可能性的研究。　　現在來看，這件事的背景之一或與奧巴馬急於改變無所作為的狀況有關，而選擇科學上的突破相對容易得到兩黨和全國人民的支持，也是阻力較小的。　　人腦計劃與基因組計劃　　記者：許多人，包括很多科學家都認為，人腦計劃可以與人類基因組計劃相比，請魯教授分析一下這次的腦科學研究項目與人類基因組計劃的異同點。　　魯白：從相似點來講，兩者都是大科學計劃，而且都是自上而下政府推動的產物；從投入來看，也很相似，人類基因組計劃是13年內斥資38億美元，而這次的大腦研究準備在10年有30億的投入；再從目標看，兩者都有刺激經濟、創造新興產業、提升美國的競爭力、擴大就業的內在考慮。另外這些大科學項目會對科學研究的方式都有顛覆性改變，造就新一代的科學實驗勞動力，甚至改變教育乃至人們的生活方式。　　從不同點而言，人類基因組計劃有明確的終點，而腦活動圖幾乎是無限的，不可能有終點；另外一個不同是當年做基因組時，老的測序技術是有的，儘管花費多、時間慢，工具是現存的，當然需要提升創新。而支持這次腦活動圖繪製的現有技術尚不存在，連工具都沒有，所以首先要把力量花在技術和工具開發上；第三個不同點是投資來源不一樣，上次是NIH和能源部主導，這次有NIH、國防部高級研究計劃局、國家自然科學基金會等以及多家私立基金會如Allen腦科學研究所等機構參與。　　人腦計劃應該從人類基因組計劃吸取不少經驗教訓，事實也是這樣。這次人腦活動圖計劃一開始就注意政府與私營機構合作，工業界也從一開始就介入。而人類基因組計劃開始時，工業界基本上沒有參與。其實這種有組織而重複性、技術性高的工作特別適合高科技企業的參與。同時這次腦圖計劃一開始就注意協調好政府與私營機構的關係，避免出現人類基因組計劃的NIH與賽萊拉公司的競爭和克雷格·文特這樣的強勢挑戰等等。　　另外這次腦圖計劃在對疾病的治療前景提法方面很謹慎，不輕言和許諾能治療什麼疾病，只提到會對與腦有關疾病的治療帶來新的思路，這與上次是很不相同的，這也是吸取了基因組計劃的教訓。　　以人類基因組計劃產生的效益為例　　記者：另外值得一提的是，或許是希望得到民眾更多的支持，也可能是出於相關預算能順利通過，奧巴馬的講話將「大腦活動圖」項目與當年繪製人類基因組圖譜作比，並稱當年「用於繪製人類基因組圖譜的每1美元的投資，都獲得了140美元的回報。」　　魯白：對人類基因組計劃的評價，科學技術界（包括科學界和生物醫藥界）看法不是很一致，主要的不同意見是認為其未完全達到原先的承諾。當年曾有幾方面的承諾，包括從科學上完整解讀人類的奧秘，生物技術的大突破，科學研究方式的革命性改變，產生全新的基因工業，培養新一代的集計算、數據、遺傳學等於一身的科學家，並且會對疾病的認識、治療產生革命性改變。不少人認為最後一點現在還未完全兌現。　　或許是為了替人類基因組計劃正名，也是想推動更多的人支持這次的大腦活動圖計劃，白宮引用了巴特爾技術合作調研公司的一份「人類基因組計划到底產生了哪些經濟影響」的評估調查，這份報告得出的結論是：基因組計劃每1美元投入產生了140美元的直接回報，主要體現在聯邦和地方政府從有關基因組的企業得到的稅收中，間接的經濟效益則包括帶動了就業、創造了全新的經濟和行業、潛在的治療機會等等。　　其實從廣大科學家和一般的社會民眾來看，對人類基因組計劃的成效還是認可的，評價大多是正面的。但在美國，對任何一項國家項目的投資都有非常嚴格的審批程序，所以遊說政客、得到民意的支持就非常重要。也因為深諳此道，故這次腦圖計劃的推動者行事操作考慮比較周到，舉兩個例子：　　一是一些科學家提出擔心國家把錢投到腦研究中，對其他研究的投入就可能減少。對此NIH出面反覆澄清，這次在經費投入上是做加法而不是做減法，即不應該影響原來對科技的投入。其次，也有人提出這次腦圖計劃的立項是少數人黑箱操作的結果，政府未聽取整個科學界廣大科學家的意見。對此，NIH出面邀請反對最激烈的科學家，譬如科利·巴格曼,請她來做腦活動圖計劃的專家委員會主席。同時為了避嫌，當初建議腦活動計劃的十幾位科學家中只有兩人參加專家委員會。　　我總體感覺，腦圖計劃的領導者們吸取了過去人類基因組計劃實施的經驗教訓，希望在集思廣益、及時化解矛盾、吸收不同意見等方面做得更好。　　與「腦的十年」相比有哪些不同　　記者：這次人腦活動圖計劃與不久前歐盟宣布擬實施的人腦研究計劃及更早以前美國的「腦的十年」計劃等相比，有哪些不一樣？　　魯白：「腦的十年」是美國總統老布希任上宣布的一個計劃，即在1990至1999年期間通過這一計劃的實施，增進公眾對腦研究帶來價值的認知。這一計劃經由各種活動，包括出版物和講解，旨在激發從國會議員、政府官員到普通公眾對腦研究意義的認知，鼓勵公眾參與到腦研究可能帶來的突破引發的倫理、哲學和人文話題的討論。雖然「腦的十年」沒有實質性的投入，只是總統簽署了一個文件，但仍然推動了整個社會對腦和腦研究的重視，神經科學和腦科學在美國有很強的研究積累，與美國對腦研究的投入和重視有關。　　當然歐盟願意「10年投資10億歐元」來推動腦研究，也有想藉此推動創新、刺激經濟之意。歐盟是讓大家提創新方案，最後集中到兩點，人腦研究項目是其中之一，重點是人腦的模擬、對腦的認識；其次是醫藥的創新，改變了以往動物實驗的環節，代之以計算機模擬，希望產生出新的診斷和治療方法；第三是會對計算機和IT工業帶來推動。　　腦活動圖計劃能刺激經濟復甦嗎　　記者：記得上世紀90年代初實施的信息高速公路計劃刺激了美國整整十多年的經濟繁榮，經濟學界一直希冀通過一場以科技帶動的產業革命來使全球經濟擺脫衰退，重新走入一個相對繁榮期，大腦研究計劃會是這樣的發動引擎嗎？　　魯白：如前所述，人們指望大腦活動圖計劃也與人類基因組計劃一樣，以科技創新推動新興產業，創造就業機會，刺激經濟，改變生產和生活方式。我不是經濟學家，還是從生物醫藥界的角度來探討其意義吧。這次的人腦活動圖計劃如果能順利實施的話，將有助於神經科學家用全新的手段研究神經網路，可能會對腦環路結構功能的認識帶來革命性的進展；刺激其他相關學科如納米、信息、數據、材料、電子等的發展。其次，有助於培訓新一代的神經科學家，他們將成為新的生物醫藥科技業的生力軍；其三，幫助生物醫藥學開發新的工具和方法以追蹤疾病進程以及藥物療效；最後，搞清楚特定腦區、特定神經元類型的電活動特徵，可能有助於各種腦疾病的新型治療方法的研發。當然，這些是否會帶來如人類基因組計劃1比140倍的回報，現在還很難說。　　當年人類基因組計劃的領導者、美國NIH現任院長弗朗西斯·柯林斯在回答記者有關為什麼在經濟尚未恢復時要實施「腦活動圖」項目時的一段回答很妙：如果不做，我們經濟復甦會更困難。　　中國神經科學界不應缺席　　記者：當年的國際人類基因組計劃，中國也是主要參加國之一。這次美歐紛紛高調宣布要執行人腦活動圖的繪製計劃，這件事的價值您剛才也分析了，這裡想請問魯教授，就您所知，中國神經科學界對此有何反應？接下來會有一些舉措嗎？　　魯白：目前國內一些神經科學家正在探討在中國做類似的神經科學計劃的可能性，一個很初步的看法是：這件事如果要在國內推動的話，一是要爭取到更多的國內神經科學界同行的協同參與；第二是爭取到國家以及社會、工業界一起來支持做這件事；第三是要做出中國的特色。這就要考慮中國在這方面有哪些優勢。　　中國在神經科學方面有很強的積累。即使在文革期間，張香桐、韓濟生等前輩科學家借針刺麻醉繼續推動神經科學。另外，中國在納米科學、數學等學科比較有基礎，在數據處理、模式動物等方面也有長足進步。我覺得中國的優勢一是在整合國家資源、有組織的大規模學科交叉研究方面有一定經驗。無論中國今後在腦科學計劃方面做什麼、怎麼做，都需要整合神經科學、納米、計算、合成生物學等多方面的資源。　　其次，中國有科技人力資源上的優勢，比較適合做技術性強、需要大規模重複性的工作。腦圖計劃一旦技術上突破了，接下來一定也是重複性的工作，要一個個腦區、一個個神經環路，甚至一個個神經元的切入，中國在這方面應該有一定的優勢。　　第三，中國在靈長類、人腦疾病，特別是罕見病遺傳病方面的研究資源十分豐富。　　我個人覺得中國的腦研究計劃應該與對中國人腦疾病的認識、預防與治療結合起來。前期應該多花點力氣做技術研發，因為做腦活動全圖的技術目前還沒有，大家在同一個起跑線上。
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