解密“中国脑计划”

北京上海率先启动

中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明表示，脑计划对我国基础脑科学技术研究平台有很大的提升，这些技术体现在神经标记和神经环路示踪技术、大脑成像技术、神经调节技术、神经信息处理平台等方面。此外，该项目有望建立一个脑图像国家平台，一个有关大脑功能失调的血液生物库和大脑生物库以及大脑健康训练和教育中心，对于基础脑科学研究来说，由此带来的长尾效应非常明显。作为有着丰富灵长类动物资源的国家，中国执行脑计划拥有诸多方面的优势，有望在非人灵长类脑疾病模型上处于世界领先地位。

除了能促进基础脑科学外，中国脑计划”有益人类对大脑疾病的探索。该计划一旦落实，未来将有望通过分子、影像以及相关标记物，即可在大脑疾病的早期诊断和干预上发挥重要作用，通过大脑疾病的遗传、表观遗传以及病理性功能失调等方面的研究，掌握大脑疾病的发生机制。

日常常见的脑功能障碍疾病，如自闭症、心理障碍、抑郁症、上瘾以及神经衰退性疾病阿尔茨海默综合征、帕金森等疾病是这项计划首先要攻克的目标。

作为科技发达地区的北京、上海，脑科学研究”专项已于2015年先行启动，北京市科委主任闫傲霜表示，北京在脑科学研究方面拥有全国最完整的学科布局、最强的研究队伍、国际一流的实验条件和技术资源。

北京“脑科学研究”专项工作将瞄准国际脑科学研究前沿，围绕人类脑健康和脑疾病治疗重大需求，结合通讯与信息产业快速发展，从“脑认知与脑医学”及“脑认知与类脑计算”两方面进行布局，开展前沿研究和应用。

由上海科委主导，复旦大学等十多家单位共同参与的“上海脑科学与类脑智能发展愿景”项目也于2015年启动。上海脑计划未来主要目标是在解析复杂数据、模拟脑工作，探究记忆、学习、决策等原理，模拟智能交互，大数据挖掘，智能医疗诊断等方面。

到底能够做些什么

根据研究，脑组织沟纹的位置可以区分大脑的不同区域。大脑皮层的四个主要区域及其负责的功能分别为：枕叶—— — 视觉能力；顶叶—— — 触觉和空间能力；颞叶—— 听觉和综合感知能力；额叶有两个部分，一是运动皮层，协调肢体运动，二是前额皮层，其功能是理解、记忆、判断。

“也就是说，大脑每个区域都有它特殊的功能，假如说一个人中风了，血管破裂，造成脑组织某一个区域损伤，比如说主管一侧腿部的脑区受损，那你这一侧腿部就会麻痹。所以每一个区域，跟疾病出现什么问题直接相关。”蒲慕明解释说。

人脑中有没有一个区域专门负责思考呢，蒲慕明说，没有，“因为思考是整个大脑的行为。

所以思维活动，不是由某一个具体区域分管，而是很多区域联合在一起协力活动的结果。由此来看，我们对大脑的奥秘还有很多不清楚的地方。”人脑是如何学习的？蒲慕明解释，覆盖人脑的神经网络约有140亿个脑细胞，脑细胞之间的连接“通路”高达100万亿个，这些网络结构就是我们处理大脑所有的功能所需要的。“关于脑细胞之间的通路和结点，有三个名词：一个是神经细胞有‘轴突 ’，是信号输出端，还有一个是\‘树突 ’，是信号输入端，轴突和树突的交界点叫\‘突触 ’，每一个细胞上都有成千上万个突触，神经细胞主要的功能是把所有的信号收集起来，处理这些信号，决定是不是要把信号送出去给下一个系统。树突在生命个体出生之后开始大量产生，然后慢慢减少，这是因为人出生之后，一定要建立神经网络，但一开始不知道怎么建立，所以很多网络形成了，然后在小孩出生之后，伴随着学习过程，就把有用的连接留下来，没有用的连接给删掉了，删除的过程也是造成个体差别的重要 因素，这里关键是学习和训练，小孩子出生之后一定要学习，如果不学习，就不能形成正确的网络。”蒲慕明介绍，一些重要的脑疾病，如自闭症、精神类疾病、老年痴呆症等都是全世界的难题，也都与大脑的奥秘有关。比如老年痴呆症，根据得病率的统计，85岁以上的老人有50%是有老年痴呆的，预计到2050年，全国将有近1亿的患者，生活需要照顾，需要医疗系统救助，要有家庭的照顾，这是严重的社会负担。“但是，如果实施‘中国脑计划 ’，对于老年痴呆症，就能找到早期诊断的方法，发现有问题，及早去干预，把严重症状出现期从85岁延缓到95岁，社会负担就可以大大减轻。”目前全世界都在进行脑科学研究，中国也非做不可。对于“脑计划”的目标，科学家的共识是认为应该以“健康脑”为导向，聚焦在脑的工作原理和重大脑疾病相关研究的两大主题，希望在未来十年、二十年能够有完善的早期诊断和早期干预方法，以延缓发病，减少社会负担。

“脑控”新品不断问世

科技电影中主角用意念移动物体的场面时常让人心潮澎湃，随着科学家对大脑这一人体最重要的器官的不断研究，多种“脑控”科技产品已横空出世，让人叹为观止。

英国一名设计师日前开发出一种脑控独轮车，工作原理是骑车者佩戴一种由脑脉冲控制的特制护目镜，通过蓝牙技术与独轮车动力系统保持即时联系。一旦前方有障碍物，护目镜检测到脑脉冲的变化就会自动发出减速或停车指令，保证骑车者的安全。

美国国防部的一个实验项目开发出了一种传感器，植入瘫痪患者脑部后就能够用意念操控机械 手臂，大大便利了患者的日常生活。这项技术依靠一个由数百个接触点组成的4毫米传感器实现，每个接触点对应大脑中特定的位置，能够即时“解码”从脑细胞和神经中传来的信号。信号被传递到电脑之后，由特定软件对照人体运动模式进行解码分析，并生成操作机械手臂的代码。

韩国高丽大学的研究小组也致力于帮助瘫痪人群获得活动的能力，为此他们研发出一款先进的外骨骼机器人。这款外骨骼机器人通过脑电波接口测量信号并读取用户的脑电波，再由信号处理系统筛选出正确指令并给信号分类。最终，通过匹配分类脑波与大脑发出的信号，确定外骨骼机器人的运动方式，完成用户的指令。

巴西世界杯开幕式上，一名残疾人利用脑控技术完成了开球仪式，让全世界观众共同见证了脑科学技术的发展。这项脑机接口技术近期也有新的发展，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员开发出一种装置来远程控制机器人，旨在帮助残疾人士探索未知区域。

用脑电波开车，这并不是开玩笑。不久前，捷豹路虎推出“意识传感项目”，旨在研究汽车能否有效解读脑电波，从而判断驾驶者是专注于驾驶，还是处于昏昏欲睡或注意力不集中的状态。监测脑电波的最常见方法，是在头部戴上安装有传感器的头带，但是这在车内并不适用，捷豹路虎所采用的技术曾经被美国宇航局和美国雪橇队用来锻炼队员们的专注力。该技术采用了嵌入方向盘的传感器，通过手部来监测脑电波，即便传感源远离驾驶者头部，也能借助软件把信号放大，将脑电波从各种干扰中过滤出来。有报道称，目前已有消费者开始试用这一装置。

宝马公司也不甘人后，最近，宝马的研发人员改装了一辆宝马i3电动汽车，使其能够仅凭一个人的意念来远程驾驶。在展示中，通过将脑电波翻译成驾驶指令，可以控制这辆车在一个曲线跑道上行驶。（本版图文均据新华网）

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