[轉載]人腦活動圖(Brain Activity Map)計劃

[轉載]人腦活動圖(Brain Activity Map)計劃

已有 34 次閱讀 2013-2-19 22:41 |個人分類:科研交流|系統分類:海外觀察|關鍵詞:大腦 計劃

紐約時報中文網http://cn.nytimes.com/article/science-technology/2013/02/19/c19brain/ 奧巴馬政府正在規劃一項為期10年的科學研究，檢查人腦的活動，並繪製一張全面的人腦活動圖，希望能在大腦研究領域做出類似人類基因組計劃(Human Genome Project)為遺傳學所做的貢獻。 奧巴馬政府期望最早能在3月出台這項計劃，該計劃的參與者將包括聯邦機構、私人基金會，以及神經科學家和納米科學家組成的團隊。他們將共同努力，增進人類對人腦中近千億個神經元的認識，更好地了解人類的知覺、行為，並最終了解人類意識。 對這項計劃抱有最高期望的科學家，還把這當作一種研發關鍵技術，藉此了解阿爾茨海默氏病和帕金森氏症等疾病，並為各種精神疾病尋找新療法的途徑。 此外，該計劃還有為人工智慧的發展鋪平道路的潛力。 該計劃最終可能會花費數十億美元，它預計將成為奧巴馬下個月預算草案的部分內容。四名科學家和研究機構的代表還說，他們參與了被稱作「人腦活動圖」(Brain Activity Map)計劃的制定。相關細節還未最終確定，而且由於眼下財政拮据，究竟聯邦政府會提出多少撥款金額，又有多少能夠得到批准尚不得而知。這項研究在缺乏聯邦政府大量撥款的情況下能做到什麼程度，也尚不清楚。 奧巴馬在國情咨文(State of the Union)演說中以人腦研究為例，說明政府應該如何「對最好的想法進行投資」。「我們對繪製人類基因組圖譜的每一美元投資，都獲得了140美元的回報——每一美元，」他說。「今天，我們的科學家正在為尋找治癒阿爾茨海默氏病的方法，來繪製人腦圖。他們也正在研製能讓受損器官再生的藥物、發明能讓電池電量提高10倍的新材料。現在不是砍去這些科學和創新領域的投資的時候，這些投資能夠創造就業機會。」 美國國家神經疾病和中風研究所National Institute of Neurological Disorders and Stroke)所長斯托里·C·蘭迪斯(Story C. Landis)說，當她聽到奧巴馬的演說時，她還以為奧巴馬指的是美國國家衛生研究院（National Institutes of Health，簡稱NIH）已有的一項繪製靜態人腦圖的計劃。「實際上不是，」她說。「他指的是一個繪製活動的人腦圖的新計劃，NIH希望在明年為其提供資助。」 的確，奧巴馬發表演講後，NIH的院長弗朗西斯·S·科林斯(Francis S. Collins)可能通過在一則Twitter消息中，不經意地確認了這項計劃。他寫道：「奧巴馬在國情咨文演講中提到了NIH的人腦活動圖。」如果這項計劃能夠成功，就可以帶動經濟增長。「人類基因組計劃連續10年，每年花費約3億美元，」哈佛大學(Harvard University)分子生物學家喬治·M·丘奇(George M.Church)說。他幫助創立了該計劃，他說過他在幫忙為人腦活動圖計划進行規劃。「如果你看看神經科學和納米科學這些可能與該計劃相關的研究的總開支，我們花的可能已經超過了這筆錢。我們或許不會削減支出，但是我們的付出很可能會得到更多回報。」 參與規劃的科學家表示，他們希望聯邦政府每年提供超過3億美元的資金，如果國會通過這一計劃，10年的研究經費至少會達到30億美元。 人類基因組計劃耗資38億美元。該計劃始於1990年，目標是繪製完整的人類基因組圖圖譜，或者說人類所有DNA基因的組圖。這一目標在2003年4月提前實現。聯邦政府一項分析該計劃影響的研究指出，該計划到2010年已經獲得8000億美元的回報。 新出現的技術，使得科學家能夠識別出大腦中的放電神經元，這促使世界各地開展了大量的腦部研究項目。但大腦仍是最大的科學謎團之一。大腦中有近1000億個神經元，受到外界刺激時，每一個神經元都會傳達電力「衝動」，巨大的神經元組織也會有意識或無意識地做出反應。因為人類的大腦非常複雜，科學家現在只能同時記錄少量神經元的活動，而且多數情況下，還要利用探針進行有創檢查。一些納米技術專家和神經科學家表示，他們認為有了這些技術就能夠通過無創方法觀察並更全面地了解大腦。 6月份，六位權威科學家在《神經元》期刊(Neuron)上發表文章，提議採取一些新方法繪製人腦活動圖。一種可能是，通過製造一批分子大小的機器，用無創方式充當感測器，在細胞層次上檢測並記錄大腦活動，以此構建完整的大腦活動模型圖。這項提議的設想是，用合成DNA當作儲存機制，記錄大腦活動。科學家們寫道，「我們尤其期待能夠獲得有關精神分裂症和自閉症等疾病的新認識和新療法。」 奧巴馬的計劃與一項近期宣布的歐洲計劃明顯不同。歐洲將向一個由瑞士主導的項目投資10億歐元（約合83億元人民幣），來製造基於硅的「大腦」。該計劃試圖利用有關大腦內部運作的最佳研究成果，構建一個超級計算機模擬系統。但批評人士表示，構造這樣的模擬系統，依賴的仍然是尚處於理論階段，並不完備也並不準確的知識。 科學家們表示，奧巴馬的計劃的制定過程，似乎與人類基因組計劃如出一轍。丘奇博士說，「基因組計劃可以說始於1984年，我們有十多個人開展過獨立研究，朝那個方向前進，但我們真的沒有意識到其他人也有這種奇異的想法。」但一些科學家表示，與繪製基因組圖相比，繪製、了解大腦活動圖的挑戰要大得多。「不同之處在於，後者本質上是一個更為複雜的問題，」自稱參與了大腦計劃的拉爾夫·J·格林斯潘博士(Ralph J. Greenspan)說。「說明基因組計劃的目標非常容易。但對於這個項目，我們的問題更難也更有趣：整個大腦的活動模式是怎樣的，這些活動最終如何驅使人做出行動？」 1月17日，三家政府機構、神經科學家、納米技術專家，以及來自谷歌(Google)、微軟(Microsoft)和高通公司(Qualcomm)的代表出席了在加州理工學院(California Institute of Technology)舉行的一次會議。根據會議紀要，此次會議的目的是，確定是否存在能夠收集和分析該計劃中得出的海量數據的計算設施。科學家和技術專家最終確定，存在此類設施。
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