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首页 > 新闻 > 研究进展

自闭症研究新突破:人脑地图被破码

作者:嫣墨 更新时间:2013-02-23 点击数: 百度一下

  神经元是大脑特殊细胞,载有很多信息。这些信息在神经元活动中是如何编码的? 新知识会改变大脑结构,但是如何形成的,记忆为什么在很久后还能被提取? 大脑消耗身体20%氧气,却仅占身体2%重量。大脑基线活动有怎样意义? 进行未来模拟是大脑特性之一,我们对于这种能力还知之甚少。 情绪是大脑的一种状态,是对于外界刺激的一种简单的反应模式,它是怎么产生的。

  大脑是人体最复杂也是最神秘的器官,迄今为止,人类对于大脑是如何运作仍只是一知半解。早在上个世纪90年代,美国总统老布什就提出了“脑的十年”计划,其后日本、欧洲等相继跟进,对大脑开展了深入研究。

  刚刚开始第二任期的奥巴马,将解开大脑之谜作为美国科技发展的重点,并欲借此振兴美国经济。

  《纽约时报》称,奥巴马政府酝酿的这项宏大计划堪与人类基因计划相媲美,其最终目标是绘制出完整人脑活动地图,并全面解开大脑之谜。

  目 标

  既能治病又能挣钱

  据报道,奥巴马计划在下个月商讨政府预算草案时,正式提出这项名为BAM(大脑活动地图)的科研计划。这项计划将专门针对人类大脑的思维活动进行研究,并尽可能绘制出完整的大脑活动地图。

  该计划的参与者将包括联邦机构、私人基金会,以及神经科学家和纳米科学家组成的团队。他们将共同努力,增进人类对人脑中近千亿个神经元的认识,更好地了解人类的知觉、行为,并最终解开人类意识之谜。

  科学家对这项计划抱有很高期望,项目如果成功,一些与大脑相关的疾病诸如阿尔茨海默氏病、帕金森氏症、自闭症等,将得到准确定位,从而为寻找新的治疗方法提供可能。

  此外,绘制人脑地图,将有可能带来人工智能的大突破。这些都将极大地带动美国经济的发展。

  这一计划预计耗时十年、耗资逾30亿美元。但奥巴马认为高投入是值得的,“在人类基因图谱的研究中,我们每投入一美元,都获得了140美元的回报。”他以此为例,认为BAM计划将为美国带来丰厚的回报。美国人类基因计划耗资38亿美元,截至2010年,美国已获得8000亿美元回报。

  BAM计划最终耗资很可能不会少于人类基因计划,但专家预计,项目如果取得成功,美国从中获得的收益将会比人类基因计划收益更多。不过由于当下美国财政拮据,究竟联邦政府会批准多少拨款,尚是未知数。

  意 义

  解释人类如何思考

  布朗大学神经科学教授约翰·当纳格是该计划的一名核心成员。

  当纳格说,“最令我感兴趣和困惑不解的问题就是大脑如何将思想转化为行动?对于大脑深层工作原理,我们仍然了解得不深。”

  如果将大脑比作一个城市,那么目前的技术,只能使我们看到这个城市的大概轮廓,却无法了解里面发生了什么。BAM就是为我们的大脑之旅绘制一幅导航的地图,每一种想法从何而来,如何转化为行动,都将在地图上标明。

  大脑中有近1000亿个神经元,受到外界刺激时,每一个神经元都会传达电力“冲动”,巨大的神经元组织也会有意识或无意识地做出反应。

  哥伦比亚大学神经科学教授拉斐尔·尤思蒂对此解释道,该计划最终绘制的并非是静态地图,而更像是一个高分辨率的视频。通过这幅动态图,单个的神经元受到刺激时做出什么反应,和其他神经元怎样互动,最终这些是如何转变为想法、感情乃至最后的行动,都可以观察得一清二楚。

  BAM计划的另一个重要意义,是整合现有的分散研究。中科院神经科学研究所助理研究员潘璟伟对记者表示,“(我估计)世界上有几万个实验室在做这种类型的研究,每个实验室只能研究某个脑区的数个环路,但BAM计划将把这些研究整合起来。”

  潘璟伟解释说,“就像每个人拿着几块拼图,但却不知道别人的拼图是什么样子的,更不知道拼好的图是什么样子。而这个项目,其实是在整合科研资源,最终拼好整个"地图"。”

  行 动

  启动人脑连接组计划

  其实,美国在2010年就启动了一个“人脑连接组计划”,美国国家卫生研究院出资3850万美元,华盛顿大学等4所大学接下了这个艰巨任务。“人脑连接组计划”绘制出不同大脑区域之间的主线路图,然后揭示这些连接在个体间的差异,“脑活动绘图”计划就是在这个基础上发展的。

  “人脑连接组计划”旨在通过扫描1200名健康成年人其中包括300对双胞胎的大脑,比较他们大脑各区域神经连接的不同,以及如何由此导致认知和行为方面的个体差异,最终描绘出人类大脑的所有神经连接情况。

  质 疑

  耗资大遭科学家反对

  中科院神经科学研究所助理研究员潘璟伟认为,美国人脑地图这个项目就很像人类基因组计划或者大型强子对撞机项目,在脑科学领域是绝无仅有的。

  虽然意义重大,不过BAM计划也遭到一些科学家们的反对。他们认为,政府不应该在单独一个项目上投入重资,更何况该项目还缺乏明确目标。

  同时,一些科学家表示,与绘制基因图谱相比,绘制大脑活动图挑战要大得多。

  对于质疑,自称参与大脑计划的拉尔夫·J·格林斯潘博士回应说,“不同之处在于,后者本质上是一个更为复杂的问题,说明基因组计划的目标非常容易。但对于这个项目,我们的问题更难也更有趣:整个大脑的活动模式是怎样的,这些活动最终如何驱使人做出行动?”

  现 状

  已绘出鼠脑图谱

  2006年科学家绘制出了老鼠大脑2.1万个基因的三维图,虽然使用鼠脑有很多缺陷,但由于老鼠和人类的基因组90%相似,所以仍然对人类大脑研究提供了重要资源。

  研究中一个重要发现是,老鼠80%的基因都在大脑中得到表达,这远远超出人们此前的估计。研究成果完成后免费放到了网上,网站点击量每个月超过400万次,每天有约250位科学家使用他们的研究成果。

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Tag: 自闭症 研究进展 人脑绘图
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