腦科學(xué):繪制認(rèn)知圖式圖探討腦疾病的處方
與歐美、日本的“人才計(jì)劃”相比,“中國人才計(jì)劃”更為全面。納入部署的兒童大腦發(fā)育與改善研究是世界上最先進(jìn)的腦科學(xué)研究方向之一。
左新年,北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授,今年春節(jié)期間,天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所貼出了寫得很好的“福”、“牛”春聯(lián)。這些對聯(lián)很不尋常。它們都是由腦電波控制的機(jī)械手臂的“手”發(fā)出的。它們是天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)依托腦機(jī)接口技術(shù),通過自主研發(fā)的“哪吒”多腦協(xié)同智能手臂系統(tǒng)完成的。
腦機(jī)接口(BCI)是人腦科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。今天,了解大腦的工作機(jī)制,對于治療腦部重大疾病,開發(fā)、模擬和保護(hù)人腦功能,搶占國際競爭的技術(shù)制高點(diǎn),具有重要意義。
早在2016年,“中國腦計(jì)劃”——腦科學(xué)與類腦研究就被列為“十三五”重大科技專項(xiàng)。在最新的“十四五”規(guī)劃草案中,“腦科學(xué)與類腦研究”被列入重大科技項(xiàng)目。
1月19日,科技部公開征求《2030年科技創(chuàng)新重大項(xiàng)目2020年度項(xiàng)目申報指南——“腦科學(xué)與類腦研究”意見》,吹響了跨越式發(fā)展的號角中國腦科學(xué)研究中心。
“中國大腦計(jì)劃”有兩翼。為加快我國腦科學(xué)研究的步伐,2014年3月,以“中國腦科學(xué)研究發(fā)展戰(zhàn)略研究”為主題的象山科學(xué)大會討論了我國腦科學(xué)研究計(jì)劃的目標(biāo)、任務(wù)和可行性。經(jīng)過多次論證,各領(lǐng)域科學(xué)家提出了“中國腦計(jì)劃”的布局建議,即以腦認(rèn)知原理為“主體”進(jìn)行研究,以開發(fā)腦重大疾病診療新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。
就大腦認(rèn)知原理而言,“同一性”主要解決三個問題:一是大腦對外部環(huán)境的感官認(rèn)知;二是對人類和非人靈長類自我意識的認(rèn)知;三是對語言的認(rèn)知,用于研究人工智能技術(shù)。
“在探索和治療腦疾病方面,攻克自閉癥、抑郁癥、老年癡呆癥、帕金森病等疾病是兩翼的首要目標(biāo)”,中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越與創(chuàng)新中心研究員邱子龍說,他說,各種腦病加重了社會和家庭的負(fù)擔(dān),大多數(shù)腦病尚無有效的治療方法,亟待在診斷和治療上取得突破。
在臨床研究取得一定進(jìn)展的同時,我國腦疾病的基礎(chǔ)研究也取得了很大進(jìn)展,在非人靈長類腦疾病模型研究方面繼續(xù)走在世界前列。例如,2016年,邱子龍課題組建立了世界上第一個非人靈長類孤獨(dú)癥模型;2017年,昆明理工大學(xué)季偉志院士團(tuán)隊(duì)建立了基因編輯的猴腦發(fā)育疾病模型;2019年,中國科學(xué)院腦智能卓越中心張宏軍、孫強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)利用基因編輯和體細(xì)胞克隆老猴子模型建立了異常節(jié)律和衰退模型
在一體兩翼的布局中,中國腦智能提升計(jì)劃具有創(chuàng)新性和獨(dú)特性。左新年介紹說,我國前期在教育質(zhì)量監(jiān)測、青少年心理認(rèn)知行為評價和普查等方面完成了相應(yīng)的大規(guī)模基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè),并通過教育質(zhì)量的推廣,在區(qū)域腦發(fā)育隊(duì)列建設(shè)方面積累了經(jīng)驗(yàn)“中國成長的彩巢計(jì)劃”和“學(xué)齡兒童大腦發(fā)育與學(xué)校適應(yīng)的影像傳承隊(duì)列”正是基于此,“中國腦計(jì)劃”對腦發(fā)育與促進(jìn)的部署,就是要建立大規(guī)模的腦發(fā)育基礎(chǔ)數(shù)據(jù),揭示其神經(jīng)科學(xué)機(jī)制。例如,美國在2015年啟動了一項(xiàng)為期10年的“青少年大腦和認(rèn)知發(fā)展隊(duì)列研究”,以進(jìn)一步揭示美國10萬名兒童左腦成癮的風(fēng)險。然而,在中國,大規(guī)模的腦智力發(fā)展隊(duì)列服務(wù)于兒童學(xué)習(xí)和發(fā)展的需要。對3萬名學(xué)齡兒童和青少年(6-18歲)進(jìn)行了跟蹤調(diào)查。