美國啟動腦科學研究計劃：BRAIN

06-21

美國啟動腦科學研究計劃：BRAIN

2013年4月2日，美國總統奧巴馬宣布啟動了名為「通過推動創新型神經技術開展大腦研究（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies）」計劃，簡稱為腦科學研究計劃（BRAIN）。該計劃將更加全面、深入地理解大腦的功能；加快神經技術研發，這些技術將幫助科學家生成複雜的神經環路的實時圖景，並對以思維過程中的速射相互作用進行可視化；開發大腦損傷的新療法。

1 美國的腦科學研究計劃概況

2014財年的總統預算提案中，美國國立衛生研究院（NIH）、美國國防部高級研究項目局（DARPA）、美國國家科學基金會（NSF）共向該計劃提供約1億美元的研究經費作為啟動經費。除來自公共機構的資助經費，該計劃還將獲得私營合作夥伴的支持。例如，艾倫（Allen）腦科學研究所每年將有超過6 000萬美元用於支持BRAIN 計劃；Kavli基金會預計在未來十年內，每年約投入400萬美元支持BRAIN計劃。該計劃為期10年，預計花費數十億美元（不過最初提議的是三十億美元）。

2 BRAIN計劃的提出和成立過程

該計劃最初的設想需追溯到2011年9月在英國召開的由卡夫利（Kavli）、艾倫（Allen）等基金會共同贊助一項會議。該會議上，主持個人基因組項目的分子遺傳學家George Church，以及來自卡夫利基金會的哥倫比亞大學神經科學家Rafael Yuste提議：通過廣泛的、協調一致的努力來開發一項新技術（致力於開發納米技術、光遺傳學和合成生物學工具），用於追蹤人類大腦的功能連接活動，最終達到可以測量每一個神經元活動的水平。儘管一些與會者持懷疑態度，但該提議最終形成了一本白皮書，並由卡夫利基金會科學項目副主席Miyoung Chun主導推廣相關活動，於2011年12月同NIH、DARPA和白宮科技政策辦公室（OSTP）舉行了一系列會議。隨後於2012年1月，該項目的良好勢頭在聖塔莫妮卡召開的第6屆卡夫利未來研討會上得以延續。緊接著，一篇發表在《神經元》雜誌的論文充實了項目的研究目標和細節，並說明項目將逐步從繪製果蠅等簡單模型生物的大腦活動圖譜發展到製作例如小臭鼩等擁有約100萬個神經元的生物大腦圖譜，而人類大腦活動圖譜則是最終目標，但非近期目標。2012年7月，根據OSTP提出要像人類基因組計劃那樣在科學和科技領域具有重大挑戰性的要求，Chun以及其他《神經元》雜誌的合著者與聯邦機關的官員（尤其是OSTP政策司副司長Tom Kali）多次對話後，對此前的提議進行了修改，要求該項目更多地關注對於人類的適用性。隨著OSTP以及NIH的參與，逐漸使該課題向著更具有「社會責任」的形式轉變。今年4月，奧巴馬宣布了該項計劃成立。該項計劃將由NIH支持的15位神經學家組成的工作小組督導，其中紐約洛克菲勒大學的Cornelia Bargmann（2012年卡弗里神經科學獎獲得者，該獎項更加側重於對新的基礎學科的獎勵）和加利福尼亞州斯坦福大學的William Newsome共同擔任組長。

至此，該項目從最初提議開發一種研究大腦功能的技術，到後來轉移到研究動物模型的腦活動圖譜，再到提議該計劃更應該關注人類的腦部，最終到奧巴馬宣布計劃成立，計劃的目標不斷調整，最終的研究目標確定為不僅致力於腦功能的研究，也致力於神經技術和工具的研發。然而，該項目的最初提議者Rafael Yuste對該計劃由兩位在傳統神經科學領域有傑出貢獻的科學家擔任組長表示擔憂，他認為由僅有傳統神經科學研究背景的人引領該計劃將有可能改變該計劃發展神經科學研究工具的原始初衷。

實際上，目前研究大腦的技術還很有限。雖然，隨著成像技術解析度的提高，人類已經可以發現大腦中的放電神經元；運用光脈衝去探明大腦內的細胞活動如何影響行為；使用高解析度成像技術，去觀察大腦如何在人體內實現結構上和功能上的連接，然而對於更複雜的人類意識和思想，目前沒有任何科學儀器可以去探索或者追蹤，人類的大腦仍然是科學界最大謎團之一。對該項目持懷疑態度的人也正是基於這一點，即以目前的技術還未能實現制訂整個大腦圖譜的目標。由此可見，開發神經科學的研究技術和工具仍是重要課題。

3 近期腦科學研究也是歐洲熱點資助內容

2013年1月28日，歐盟委員會宣布為期兩年的「未來與新興技術（FET）」競賽的旗艦項目獲獎者分別是「人腦計劃」和石墨烯項目，這兩個項目將分別獲得10億歐元資助，在未來10年內產生世界領先的科技。「人腦計劃」由瑞士聯邦技術研究所的神經學家Henry Markram構思並領導，來自歐盟各成員國87個研究機構的科學家們參與。該計劃將創建一台超級計算機詳細模擬人類大腦，用於研究人腦是如何工作的，最終開發出神經疾病及相關疾病的個性化療法，將為醫學進步提供科學和技術基礎。「人腦計劃」共有3個主要目標：1）從分子到細胞層面研究鼠腦的結構；2）產生類似的人腦數據；3）嘗試找出與特定行為相關的腦電路。歐盟第七框架計劃已經向這兩個項目提供了前30個月的第一批資助，各5 400萬歐元，剩餘資金將通過歐盟「地平線2020（Horizon 2020）」計劃提供資助。

2012年，英國醫學研究理事會（MRC）分子生物學實驗室（LMB，細胞神經生物學是其近五年來最重視的研究領域之一）獲得4 900 萬英鎊的資助（未來五年），用於在分子層面開展大腦生物學研究。這筆資助約1/4將用於研究神經退行性疾病機理，其餘資金將用於細胞神經科學基礎研究。

實際上，歐洲大腦理事會（European Brain Council）2011年的一份調查報告顯示，歐洲每年腦部疾病產生的醫療成本約為8 000 億歐元（1 萬億美元），遠遠超過癌症、心血管疾病和糖尿病產生的醫療成本之和，而另一方面歐洲投向大腦及大腦疾病的研究費用卻不多。與其他疾病（如癌症）相比，醫療成本和研究費用不匹配。此後，歐洲科學基金會（ESF）於2012年11月曾組織多學科領域的專家參加了一次重要的腦科學討論會，強調了研究大腦的重要性。或鑒於此類行動的影響，腦科學的研究成為歐洲近期資助熱點，上述行動就是例證。