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自2013年4月以来，美国为期10年的“大脑倡议”已经实施了4年多。当时，奥巴马总统仍然说:“我们可以在几光年之外探索宇宙，但我们对我们两耳之间的3磅大脑知之甚少。”
美国“大脑项目”的最新发展是什么？考虑到这个问题，《科技日报》的记者最近通过电子邮件采访了美国国家卫生研究院的埃德蒙·塔利博士和崔长海博士。“大脑项目”协调委员会的主要领导人之一埃德蒙·塔利博士对记者的问题给出了一个重要的回答。
记者:作为“大脑工程”的主要研究机构，国家卫生研究院提出了一份更具体的报告“脑科学2025:科学愿景”。现在，美国在“大脑项目”的研究方面有什么最新进展？未来我们应该关注哪些领域？
答:对于大脑项目来说，这是激动人心的一年。因为我们正在从前三年的试点项目转向对该计划的持续和全面的研究。我们专注于“大脑项目2025”报告中列出的五个特定领域，该报告为我们的目标提供了策略和详细的指导方针，包括绘制神经回路，理解神经活动如何编码认知、情感、感知和行为，以及它们在健康和疾病状况中的作用。
今年，我们重点关注三个主要领域:
首先，脑细胞根据基因表达、形态和连接性进行分类，这将为我们提供一个神经回路的“成分列表”。到2021年，我们将完成对小鼠脑细胞类型的全面调查。与此同时，我们计划在未来几年资助更多的试点项目，对人类和非人类灵长类动物的脑细胞进行分类。
第二，发展人脑成像技术，主要是磁共振成像技术。我们有选择地资助了几个可以进行全规模仪器生产的项目，目标是获得更高的灵敏度、更精确的分辨率、更高的移动性和更低的成本。预计明年将资助一批可用于仪器生产的项目，包括仍处于早期开发阶段的技术，如超声波成像技术和下一代近红外光谱技术。
第三，我们还将资助几个研究小组使用最新的生理学和解剖学技术来确定特定神经回路对行为的影响。这些项目将在不同的物种中进行，从果蝇和斑马鱼，它们可以进行全面的大脑记录，到啮齿动物和与人类神经回路相似的非人灵长类动物。这些团队有许多研究项目，还配备有技术开发核心实验室和数据科学团队，它们可以管理数据并进一步开发新的数据分析工具。
当然，我们也在继续资助技术开发项目。目前，我们正在资助一个为期5年的“大脑项目”研究项目，该项目将从更广的意义上理解特定的神经回路。我们将继续投资可用于治疗的下一代深度脑刺激技术(DBS)，十几个项目针对各种神经障碍，如抑郁症、原发性癫痫和失明。这些对神经技术项目的投资将增加治疗脑部疾病所需的基础知识。
记者:目前的大脑研究成果中，哪些是具有潜在革命性影响的突破？
答:这个问题的简单答案是，我们对神经回路如何处理信息以及神经回路的问题知之甚少。“大脑工程”所发现的技术和基本信息将对我们理解和治疗各种脑部疾病产生深远的影响。
理解神经回路需要我们改变以前的研究和发展路径的范式。此外，我们需要研究大量神经元组合的协调活动是如何编码、存储和检索信息的，而不是研究单个神经元。“大脑项目”正在开发相关技术来实现这一目标。我们已经预见到将要获得的最新见解，这非常令人兴奋。
记者:企业如何参与脑部疾病治疗的研究过程？
答:从治疗的角度来看，对于一些脑功能障碍性疾病，如帕金森病和癫痫，我们已经从机理上了解了脑神经回路是如何被破坏的。现在，被批准的“深部脑刺激技术”为治疗精神障碍、脊髓灰质炎和失明的研究提供了更好的方法和新的起点。由于植入式设备的固有风险，很难推广它们。因此，我们与在美国食品和药物管理局开发下一代设备并存储其相关数据的企业合作，从而大大减轻了新研究面临的监管负担。
除了更精确的刺激功能，新设备还可以同时记录电信号，成为一种新的“闭环深部脑刺激技术”。以癫痫为例，这种新设备将能够“读取”患者的大脑活动，预测癫痫何时发作，然后发出刺激脉冲以防止发作并使患者过上正常生活。
此外，我们还为各种疾病的早期临床试验提供资金，以扩大这些设备的应用范围。在未来的4-5年里，我们将知道哪些疾病可以用于大规模临床试验。
记者:美国的“大脑项目”研究如何与中国的国际大脑研究合作？
答:我们一直与来自世界各地的大脑研究项目团队保持密切联系，以确保充分利用潜在的协同和协作。
我们已经看到中国在大脑研究方面取得了重大进展。整个神经科学研究一直在不断发展，包括北京大学陈团队的工作，他们开发了一种高速高分辨率的微型双光子显微镜，可以准确记录小鼠在自由活动时的大脑活动。华中科技大学罗庆明团队开发的高通量双色成像方法在细胞水平上以高分辨率对整个小鼠大脑进行成像和重建。
应该说，美国国立卫生研究院在制定和实施“大脑计划”时受益于科学界的支持，这也是美国国会支持大脑计划的原因。自从美国国家卫生研究院院长弗朗西斯·柯林斯决定启动“大脑项目”以来，一个由科学家和工程师组成的外部委员会经过一年多的规划，提出了“脑科学2025:科学愿景”这一重要报告。除了为一系列广泛的目标提供一个鼓舞人心的愿景之外，这份报告还为我们提供了关于关注哪些领域和开发哪些技术的详细指导。正是因为这些指导方针，我们资助的一些项目才容易得到支持。他们的工作也极大地促进了全球对大脑研究的热情。
