脑是神经系统的高位中枢，是自然界最复杂的事物。我们能否揭开人脑的奥秘？

这个问题历来有两种见解。一种认为人脑无法完全理解人脑，就好像人不能抓住自己的头发把身体从地面上提起来。从客观角度讲，人脑中的神经元数量庞大、结构错综复杂，其功能与普通细胞有本质的区别，加上人类又不能对自己的脑进行有创伤的研究，脑科学的进展比其他领域更加艰难。另一种见解则认为人类对未知世界的探索永无止境，脑科学的研究成果正在快速增长，总有一天积累到彻底理解大脑的水平。这两种见解孰是孰非，只有时间能给出答案。

自从西班牙解剖学家卡哈尔创建“神经元学说”，脑科学已经诞生了100余年。这100余年中，约1/5的诺贝尔生理学及医学奖颁给了脑科学领域的科学家。《自然》杂志邀请全球科学家提出的125个当代最受关注的科学问题中，18个属于脑科学。为了促进脑科学的发展，各国政府纷纷制定脑科学研究计划：美国国立卫生院2010年启动 “人类连接组”脑研究计划， 2013年又启动了“通过推动创新型神经技术开展大脑研究”计划；欧盟2013年启动脑科学研究计划，旨在建立用于模拟和理解人类大脑所需的超级计算技术平台；日本脑科学研究计划2014年启动，目标是加快对人类大脑疾病尤其是神经退行性疾病的研究。

2015年，经过多次论证的“中国脑计划”被列入我国“十三五”规划纲要。中国脑计划以脑认知原理为研究主体，以脑重大疾病诊治和类脑智能研发为两翼。与欧、美、日等国启动的脑科学研究计划相比，中国脑计划所包含的内容更广泛，更关注社会需求。承担中国脑计划的研究任务的单位主要分布于中科院的相关研究所，985、211高校的相关院系，教学医院的医学研究中心。2018年，北京与上海的脑科学与类脑研究中心相继成立，成为脑科学研究的重要基地。

脑认知原理是中国脑计划的研究主体，也是人类认识自我、理解自然的终极挑战。它需要从不同层面，从行为到神经系统和回路，再到细胞和分子对认知过程进行解释。由于脑成像技术和分子与细胞生物学的快速发展，在宏观和微观层面上对脑的理解已经取得了很大的进展，偏偏在宏观和微观层面之间存在很大漏洞，我们不知道神经元如何在大脑的不同区域组装成神经回路，也不知道神经回路在特定的认知过程和行为中到底发挥什么作用。

要想解决上述问题，必须绘制出三种图谱：一是“细胞类型图谱”，也就是说要鉴定各种神经细胞的类型并确定它们在脑中各个区域的分布；二是“连接图谱”，即连接组，也就是要确认脑中所有神经元相互之间的连接关系；三是“活动图谱”，也就是脑中与特定状态或功能相联系的所有神经元的放电模式的图谱。这三份图谱互相比对，我们才能够充分理解脑认知的神经环路。乐观地估计，未来20年，科学家能获得某些模型动物（如小鼠）的上述图谱，进而加深对人类认知过程的理解。

脑重大疾病诊治是中国脑计划的一翼，也是未来社会的迫切需要。以阿尔茨海默症为例，我国患者总数在不断增加。科学家正在深入研究其病因和发病机制，对该病进行早期诊断、精细分型和针对性治疗。帕金森病、精神分裂、抑郁症、药物成瘾等疾病的诊治也是中国脑计划的研究热点。类脑智能研发是中国脑计划的另一翼，就是大家熟知的人工智能（AI），用机器模拟和拓展人类的智能并应用于生产生活的各个领域。很多人认为AI是危险的，类人机器人会取代我们的工作甚至统治人类。科技本就是一把双刃剑，如果能够建立有效机制来确保这些技术只被应用于对人类有益的方面，我们就无需担心被AI所奴役。

来源：科普时报

作者：王欣（华中师范大学副教授、湖北省生理学会理事）

编辑：吴桐

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