正試圖利用基因遺傳機制揭開心理學的種種謎團
國際社會神經科學第五次年會近日在美國首府華盛頓召開。大會的研究成果表明，目前的腦科學已邁入從分子到行為的跨學科、多層次研究的時代，正試圖利用基因遺傳機制揭開心理學的種種謎團。
2013年美國正式公布了一項被認為可與人類基因組計劃相媲美的“腦計劃”，以探索人類大腦工作機制、繪制腦活動全圖、針對目前無法治愈的大腦疾病開發新療法。這一計劃將打開探索大腦如何記錄、處理、使用、存儲、找回海量信息的大門，加深對大腦功能和復雜行為的理解。
據前來參加年會的國際社會神經科學學會理事及中國分會會長、深圳大學情緒與社會認知科學研究所所長羅躍嘉教授介紹，美國腦計劃執行一年來，研究進展十分迅猛。從本次會議的研究成果來看，有如下特點。一是以動物為研究對象的成果較多，如加州大學戴維斯醫學院的研究人員發現，懷孕母猴的免疫反應導致其后代出現大腦炎。二是認知神經科學關注社會認知和社會行為諸如決策、道德等問題的腦機制研究，如美國國立衛生研究院(NIH)與馬里蘭大學醫學院合作的青少年發展研究項目發現，青少年的大腦發育如何導致酗酒和吸毒等危險行為。羅教授的實驗室也發現，特質焦慮與符合決策行為所激活的“情感”系統是在杏仁核，“理性”系統是在背側扣帶前回。而更為重要的一個特點是，認知神經科學開始邁入分子—細胞—腦—行為，直至社會的多水平研究，試圖利用基因遺傳機制，揭秘先天和環境對心理的影響，如德克薩斯大學西南醫學中心的研究人員發現了結節性硬化癥基因缺陷小鼠與自閉癥的關系。
羅躍嘉介紹說，現代心理學發端于德國，傳統心理學研究更多的是哲學層面上的研究。上個世紀50年代，由美國發起了認知心理學。當時占主導地位的是黑箱理論，主要通過輸入和輸出來研究心理學問題，而不考慮大腦如何發揮作用。隨著技術的進步，科學家開始利用腦成像技術來打開大腦黑箱，這是心理學的一次革命。而通過基因遺傳機制來研究究竟是先天因素，還是后天因素影響心理，將開啟心理學一個更大的革命。
羅教授表示，隨著人口的老齡化，老年癡呆等疾病越來越引起人們的關注。社會的進步，情緒型疾病也越來越引起人們的重視。加強對腦科學的研究，可以預防和延緩腦疾病的發生和發展，并在治療方面取得進展。另一方面是對人類大腦的開發，還包括對機器人的使用，即如何讓機器人具有思維能力，這也是人類的一個夢想。在認知神經科學的應用方面，還包括讓失明的人重見光明，讓癱瘓的人重新站起來等等。
美國的認知神經科學研究世界領先，其研究力量比較均衡，先進的實驗室數以百計，研究人員數以千計，所有知名的大學都有一個甚至多個認知科學學科或者實驗室。中國最好實驗室的水平與美國相比，差距不大，但研究機構和人員的數量有限，中國的腦科學研究還需奮起直追。 （記者何屹）
腦科學會是下一個工業創新點嗎？
“只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個謎。”1906年諾貝爾獎獲得者、西班牙神經組織學家拉蒙-卡哈爾說。腦科學的研究一旦獲得突破，影響將是深遠的。
腦是自然界最復雜的系統之一。直至今天，人類還沒有真正了解自己的大腦。在全球范圍內，關于腦科學研究的競爭與角力早已展開
記者日前獲悉，中國學者正在積極參與推進腦科學研究和轉化應用。復旦大學牽頭聯合浙江大學、華中科技大學、同濟大學、上海交通大學等十幾所高校及中科院研究所，成立了“腦科學協同創新中心”。上海市政府已將腦科學與人工智能列為重大科技項目，作為建設具有全球影響力的科技創新中心的一個重要舉措。
2013年，歐盟啟動10億歐元“人腦計劃”；同年，美國宣布啟動45億美元美國“腦計劃”；2014年，日本也啟動了大型腦研究計劃。可以說，腦科學是21世紀最富有挑戰性的重大科學問題，也是當前國際科學前沿的熱點領域，被視為新的經濟增長點和引領新革命的重要引擎。
隱秘的“兵家必爭之地”
為什么時隔幾十年我們仍能牢牢記住一個人？為什么我們可以計算復雜的數學題？當我們高興時、生氣時，大腦又是怎樣工作的？大腦是人類最復雜的一個系統，它由860億個神經元組成，每個神經元又生出1000個分支。如此龐大精細的網絡，將全世界的計算機放在一起運行都無法逾越。
因此，腦科學的研究愈顯重要與迫切。認識大腦，就是認識人類自身，認識腦的奧秘是對人類的終極挑戰。腦科學的發展，對腦疾病的防治、信息和智能產業的發展有著巨大的推動作用。有數據顯示，在我國，腦相關疾病導致的死亡人數已占死亡總數的25%以上。據估算，我國未來的腦疾病負擔可能達到每年上萬億元的水平。腦科學研究的突破，必將推動腦疾病防治的根本進步。
記者了解到，近年來，世界多個國家加快了腦科學研究的步伐。腦科學研究已成“兵家必爭之地”，吸引全球眾多頂尖科學家投身其中。在了解人腦的結構和功能的共識下，各國的“腦計劃”有所不同。歐盟的計劃側重從腦連接圖譜以超級計算機技術來模擬腦功能，美國的計劃更關注研發新型腦研究技術，而日本的計劃則聚焦以狨猴為模型研究各種腦功能和腦疾病的機理。
腦科學的突破將帶來深遠影響
“只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個謎。”1906年諾貝爾獎獲得者、西班牙神經組織學家拉蒙-卡哈爾說。
而腦科學研究一旦有所突破，影響也將是深遠的。2005年，美國《科學》雜志創刊125周年，曾公布未來25年的125個重大科學問題，有18個屬于腦科學領域。到目前為止，有四分之一的諾貝爾生理學或醫學獎頒給了腦科學。
相關科學家表示，近三年來，植根于腦科學的人工智能研發取得了突破性進展，引爆了新的科技和產業革命。國際高科技產業巨頭已開啟大規模投入，一大批創新產品已經推出，后續競爭異常激烈。2011年，“谷歌大腦”項目在人類歷史上首次實現了機器系統對各種不同類型貓圖像的自動識別，正確率與人類似。隨著新型人工智能被快速推廣到公共安全、金融投資與風險調控、醫療診斷、新藥開發等關系國計民生的重要領域，勢必帶來新一輪的產業革命。
記者了解到，類腦計算和人工智能研究將是上海腦計劃的重要組成部分。學者判斷，類腦計算和人工智能研究二者的相互促進將成為未來科學研究和產業革命新的爆發點和增長點。
腦科學需要多學科交叉攻關
目前，各國腦計劃都面臨著同樣的一個難題——人腦數百億個神經元以毫秒的時間尺度在工作，并隨時調整結構與功能，復雜度堪比宇宙，解析腦就必須發展新技術、新理論、新方法，并通過多學科交叉進行有效的科學攻關。
上海數學中心首席專家、復旦大學數學科學學院特聘教授馮建峰介紹，人工智能近年的突破主要歸功于類腦的初步模擬、大數據和強大的計算能力。目前取得突破的人工智能更多沿用經典的計算框架，如何借助腦科學的研究成果，突破現階段模擬計算中的瓶頸，是人工智能推向新階段（類腦人工智能）的必然路徑。另一方面，類腦人工智能也將有助于破解當前腦科學研究中的核心難題，對真實神經系統的計算模擬將為腦功能的認識提供嶄新的思路。
疾病輔助診斷、新藥研發、智能機器人、自動駕駛、金融投資與風險調控、醫學影像……腦科學研究的成果正在進入人們的生活。“腦科學會是下一個工業創新點嗎？我的回答是肯定的。除了宇宙，這或許是我們要探究的最后的奧秘。”馮建峰說。 （光明日報記者 顏維琦 曹繼軍）
摘自 科技日報
