本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
为奥巴马政府“大型科学”大脑项目提供咨询的神经科学家小组于6月5日向美国国立卫生研究院提交了最终报告,建议在2025联邦财政年度结束前投入45亿美元,用于开发一系列先进技术,以增强对神经回路工作原理的理解。
如果资金充足,“通过推进创新神经技术进行脑研究”的提案将成为有史以来规模最大的有针对性的大脑科学项目,甚至超过了欧盟的“人类大脑项目”,该项目在10年内投入了超过10亿欧元的资金。该项目将消耗美国国立卫生研究院约5%的年度大脑相关研究经费——其他机构(如DARPA)可能会提供额外资金。
美国国立卫生研究院将在9月份为大脑计划拨款4000万美元,奥巴马政府已提议在即将到来的财政年度拨款1亿美元。
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为美国国立卫生研究院提供咨询的神经科学家小组提交了一份报告,其中确定了一个雄心勃勃的目标,即在10年内提供对数百或数千个健康和患病人脑的回路连接图的分析,尽管并非完全分子分辨率。该项目设定了一个目标,即开发更快、更廉价的工具,以精细分辨率描绘出电路图。
大脑计划旨在将一系列技术推向实际应用,这些技术目前要么只是餐巾纸背面的草图,要么是研究生项目。该报告提到了例如使用纳米级金刚石颗粒作为神经元发射的电场探测器的前景,这些颗粒随后会发出荧光以报告细胞的活动。
人们希望大脑连接图将揭示神经活动的模式,最终深入了解感觉功能、思想、记忆和情感的潜在基础——并将对这些回路中哪些环节在精神和神经退行性疾病中出错提供新的理解。在新闻发布会上,咨询委员会联合主席科里·巴格曼试图为拟议的支出提供经济上的理由:
“用数字来说,将人类送上月球的整个太空计划的成本加起来,相当于当时每个美国人大约一瓶六罐啤酒的钱。而此处提出的‘大脑计划’的全部成本,经通货膨胀校正后,相当于在该计划的整个12年期间,每个美国人大约一瓶六罐啤酒的钱。”
在6月3日在冷泉港实验室举行的关于认知科学的重大国际学术会议上,也可以看到继续推进的理由。神经科学家特伦斯·塞诺夫斯基是大脑计划的顾问,他在会上致闭幕词。在他的演讲中,他引用了1990年他在该研究机构参加的上一次研讨会。那时,一次只能记录一个神经元的活动,而且每天只能记录一到两个神经元。记录猴子的大脑活动可能要花费一名研究生三到四年的时间。而现在,电极和一些染料可以同时记录100个或更多神经元的活动,机器学习技术可以处理这些数据。
早期的会议也没有多少在数学上有坚实基础的理论。塞诺夫斯基提到了《大众科学》上1979年的一篇文章,弗朗西斯·克里克最近搬到索尔克研究所开始神经生物学研究,他在文章中写道,需要允许“仅使一种类型的所有神经元失活,而让其他神经元或多或少保持不变”——这是一种在今天通过一种称为光遗传学的技术实现的未来主义的思考。(脚注:演讲结束后,克里克的昔日合作伙伴詹姆斯·沃森走近塞诺夫斯基,告诉他“他活在梦境中”——他还使用了更辛辣的语言。沃森说,大脑计划没有处理更具实际医疗意义的问题。事实上,提交给美国国立卫生研究院的报告特别强调了基础研究的必要性,这些基础研究需要开发技术,从而帮助在神经和精神疾病方面取得进展。)
图片来源:Kigsz/Wikimedia Commons
注意:故事已更新