美国启动脑科学研究计划：BRAIN

美国启动脑科学研究计划：BRAIN

2013年4月2日，美国总统奥巴马宣布启动了名为“通过推动创新型神经技术开展大脑研究（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies）”计划，简称为脑科学研究计划（BRAIN）。该计划将更加全面、深入地理解大脑的功能；加快神经技术研发，这些技术将帮助科学家生成复杂的神经环路的实时图景，并对以思维过程中的速射相互作用进行可视化；开发大脑损伤的新疗法。

1 美国的脑科学研究计划概况

2014财年的总统预算提案中，美国国立卫生研究院（NIH）、美国国防部高级研究项目局（DARPA）、美国国家科学基金会（NSF）共向该计划提供约1亿美元的研究经费作为启动经费。除来自公共机构的资助经费，该计划还将获得私营合作伙伴的支持。例如，艾伦（Allen）脑科学研究所每年将有超过6 000万美元用于支持BRAIN 计划；Kavli基金会预计在未来十年内，每年约投入400万美元支持BRAIN计划。该计划为期10年，预计花费数十亿美元（不过最初提议的是三十亿美元）。

2 BRAIN计划的提出和成立过程

该计划最初的设想需追溯到2011年9月在英国召开的由卡夫利（Kavli）、艾伦（Allen）等基金会共同赞助一项会议。该会议上，主持个人基因组项目的分子遗传学家George Church，以及来自卡夫利基金会的哥伦比亚大学神经科学家Rafael Yuste提议：通过广泛的、协调一致的努力来开发一项新技术（致力于开发纳米技术、光遗传学和合成生物学工具），用于追踪人类大脑的功能连接活动，最终达到可以测量每一个神经元活动的水平。尽管一些与会者持怀疑态度，但该提议最终形成了一本白皮书，并由卡夫利基金会科学项目副主席Miyoung Chun主导推广相关活动，于2011年12月同NIH、DARPA和白宫科技政策办公室（OSTP）举行了一系列会议。随后于2012年1月，该项目的良好势头在圣塔莫妮卡召开的第6届卡夫利未来研讨会上得以延续。紧接着，一篇发表在《神经元》杂志的论文充实了项目的研究目标和细节，并说明项目将逐步从绘制果蝇等简单模型生物的大脑活动图谱发展到制作例如小臭鼩等拥有约100万个神经元的生物大脑图谱，而人类大脑活动图谱则是最终目标，但非近期目标。2012年7月，根据OSTP提出要像人类基因组计划那样在科学和科技领域具有重大挑战性的要求，Chun以及其他《神经元》杂志的合著者与联邦机关的官员（尤其是OSTP政策司副司长Tom Kali）多次对话后，对此前的提议进行了修改，要求该项目更多地关注对于人类的适用性。随着OSTP以及NIH的参与，逐渐使该课题向着更具有“社会责任”的形式转变。今年4月，奥巴马宣布了该项计划成立。该项计划将由NIH支持的15位神经学家组成的工作小组督导，其中纽约洛克菲勒大学的Cornelia Bargmann（2012年卡弗里神经科学奖获得者，该奖项更加侧重于对新的基础学科的奖励）和加利福尼亚州斯坦福大学的William Newsome共同担任组长。

至此，该项目从最初提议开发一种研究大脑功能的技术，到后来转移到研究动物模型的脑活动图谱，再到提议该计划更应该关注人类的脑部，最终到奥巴马宣布计划成立，计划的目标不断调整，最终的研究目标确定为不仅致力于脑功能的研究，也致力于神经技术和工具的研发。然而，该项目的最初提议者Rafael Yuste对该计划由两位在传统神经科学领域有杰出贡献的科学家担任组长表示担忧，他认为由仅有传统神经科学研究背景的人引领该计划将有可能改变该计划发展神经科学研究工具的原始初衷。

实际上，目前研究大脑的技术还很有限。虽然，随着成像技术分辨率的提高，人类已经可以发现大脑中的放电神经元；运用光脉冲去探明大脑内的细胞活动如何影响行为；使用高分辨率成像技术，去观察大脑如何在人体内实现结构上和功能上的连接，然而对于更复杂的人类意识和思想，目前没有任何科学仪器可以去探索或者追踪，人类的大脑仍然是科学界最大谜团之一。对该项目持怀疑态度的人也正是基于这一点，即以目前的技术还未能实现制订整个大脑图谱的目标。由此可见，开发神经科学的研究技术和工具仍是重要课题。

3 近期脑科学研究也是欧洲热点资助内容

2013年1月28日，欧盟委员会宣布为期两年的“未来与新兴技术（FET）”竞赛的旗舰项目获奖者分别是“人脑计划”和石墨烯项目，这两个项目将分别获得10亿欧元资助，在未来10年内产生世界领先的科技。“人脑计划”由瑞士联邦技术研究所的神经学家Henry Markram构思并领导，来自欧盟各成员国87个研究机构的科学家们参与。该计划将创建一台超级计算机详细模拟人类大脑，用于研究人脑是如何工作的，最终开发出神经疾病及相关疾病的个性化疗法，将为医学进步提供科学和技术基础。“人脑计划”共有3个主要目标：1）从分子到细胞层面研究鼠脑的结构；2）产生类似的人脑数据；3）尝试找出与特定行为相关的脑电路。欧盟第七框架计划已经向这两个项目提供了前30个月的第一批资助，各5 400万欧元，剩余资金将通过欧盟“地平线2020（Horizon 2020）”计划提供资助。

2012年，英国医学研究理事会（MRC）分子生物学实验室（LMB，细胞神经生物学是其近五年来最重视的研究领域之一）获得4 900 万英镑的资助（未来五年），用于在分子层面开展大脑生物学研究。这笔资助约1/4将用于研究神经退行性疾病机理，其余资金将用于细胞神经科学基础研究。

实际上，欧洲大脑理事会（European Brain Council）2011年的一份调查报告显示，欧洲每年脑部疾病产生的医疗成本约为8 000 亿欧元（1 万亿美元），远远超过癌症、心血管疾病和糖尿病产生的医疗成本之和，而另一方面欧洲投向大脑及大脑疾病的研究费用却不多。与其他疾病（如癌症）相比，医疗成本和研究费用不匹配。此后，欧洲科学基金会（ESF）于2012年11月曾组织多学科领域的专家参加了一次重要的脑科学讨论会，强调了研究大脑的重要性。或鉴于此类行动的影响，脑科学的研究成为欧洲近期资助热点，上述行动就是例证。