当大脑成为焦点,金钱如潮涌来($$$$$):奥巴马的重大(神经)科学项目

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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


这是一个反高潮:美国总统在《纽约时报》已经泄露关于他的重大脑计划的“内幕”之后才姗姗来迟,该计划是本届政府第二个任期内在科学领域树立政治遗产的核心努力。在《泰晤士报》的文章发表后,几周以来,每个人都在书写、猜测、反复咀嚼并为即将到来的大事(一个头脑的阿波罗计划或人类基因组计划)做准备,奥巴马早些时候的国情咨文中已经隐晦但神秘地提到了这件事。

周二的公告使猜测成为现实,拨款 1 亿美元——并将由非政府来源投入数千万美元作为补充。奥巴马周一谈到,更深入地了解这些基于组织的中央处理器是科学的下一个“重大挑战”,这实际上与乔治·H·W·布什在 1990 年宣布“脑十年”时提出的挑战相同,并且与第 45、54、55、61 届总统(随便选一个数字)将遇到的挑战相同。

大型神经科学,正如其在 BRAIN(通过推进神经技术进行大脑研究)计划中形成的那样,将致力于追踪活体神经回路的运作,这项任务目前受到仪器的阻碍,这些仪器只能观察小集合的脑细胞,或者,在另一极端,扫描大片的神经解剖结构(非常非常缓慢)。新的追踪技术将捕捉,例如,前额叶皮层和基底神经节之间神经信号的实时流量,这是数百万甚至数十亿神经元活动和相互作用的记录。理解端到端回路故障可能为揭开一些最令人衰弱的非传染性疾病(非癌症)提供关键见解:这意味着,阿尔茨海默病、癫痫和创伤性脑损伤,仅举几例。


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我可爱但有时脾气暴躁的朋友和博客伙伴约翰·霍根对这项事业投去了怀疑的目光(仅仅是这一次吗)?我完全理解约翰在追逐粒子物理学时的观点——粒子物理学具备所有迹象表明,在希格斯玻色子盛大落幕后,这门科学准备收摊了。但 BRAIN 计划是不同的。它是最聪明——以及最巧妙(且合理)地炒作——的方式之一,以推广基础生物学研究中的一项重大事业。尽管有精心的公关伪装,但它可能值得科学家和非科学家的一致支持。“可能”只是因为许多魔鬼般的细节仍有待揭晓。

为什么如此伟大?该项目是大型科学项目,但又不是过分庞大——或不切实际。它不是技术狂热分子希望通过承诺将志愿者的​​大脑转移到计算机中来实现永生的愿望,就像一些未来学家,如谷歌工程总监雷·库兹韦尔所渴望的那样。它也不是试图将人类大脑的完整数字模型插入计算机,这是人类大脑计划的目标。相反,它设想了一种佛教式的中庸之道,即可以构建工具来绘制穿过头骨下那块三磅重、布满裂缝的肿块的电信号和化学信号的大规模涨落——并且它希望在低等生物的神经系统中也这样做,这些知识可能会为人类神经解剖学提供见解。

项目组织者做出了明智之举,邀请洛克菲勒大学研究员科妮莉亚·巴格曼领导一个工作组,该工作组将定义科学目标。巴格曼是一个绝佳的选择,因为她曾表达过对大型研究项目的怀疑,并且理解需要避免 BRAIN 计划成为一个吸金黑洞,吸走该领域其他方面的资金。伟大的选择给出了一个伟大的引言:“创造性的科学是自下而上的,而不是自上而下的,”巴格曼告诉《自然》杂志。“我们是否在谈论华盛顿特区内的中央计划?” 授权批评者作为管理大型项目的策略,采用得太少了——背叛中的背叛:大政府在这方面可能对私营部门有一些教训。

好吧,但这是炒作的部分:这个项目既不是登月计划,也不是人类基因组计划。在未来四年内,不会有登月的一小步,也不会有基因组的三十亿个核苷酸。来自小鼠的脉动丘脑皮质回路在 2016 年实现,即使这是可能的,也可能不会立即带来帕金森病或阿尔茨海默病的突破。可能取得的最佳成果可能是蠕虫类的一纳米步。正如克里斯托夫·科赫在一篇精彩评论中在《科学》杂志上对雷·库兹韦尔的新书所指出的那样:“即使是低等的线虫秀丽隐杆线虫,一种比字母 l 大不了多少,并且只有 302 个神经细胞的生物,就目前的计算神经科学而言,也超出了理解能力。”

并非所有人都同意我的悲观看法。布朗大学的神经科学家约翰·多诺霍参与了 BRAIN 计划的规划,他认为,该项目中设想的那种回路追踪工作可能在短期内获得回报,也许在现有努力中使用电刺激来增强阿尔茨海默病患者的认知方面。“如果我们能加速这一点,那将是一件非常棒的事情,并具有巨大的公共卫生意义,”他说。

多诺霍是对的还是我是对的并不重要。这个项目是一项有价值的事业,是对神经科学基础研究的一次挥霍,虽然不是过分的挥霍。即使它在绘制人类大脑皮层中的实时神经回路方面彻底失败,但从纳米技术等方面涌现出来的各种工具也将物有所值。因此,它可能无法攻克阿尔茨海默病或帕金森病。但炒作以前也曾被用来向公众推销科学。真的吗?

那又怎样?放手去做吧。

图片来源:哈佛大学

注意:本文已更新。

 

 

 

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大众科学, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大众科学's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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