歐洲人腦計(jì)劃：志在先聲奪人

張文韜/編譯

●歐洲啟動(dòng)的大科學(xué)項(xiàng)目“人腦計(jì)劃”主要是以模擬人類大腦功能之研究目的，不管它最終能否實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這一計(jì)劃都將為神經(jīng)科學(xué)研究提供更多的幫助。

從大型計(jì)算到成像技術(shù)，技術(shù)的日新月異使得我們可以想象，總有一天我們將了解人體最復(fù)雜的器官——大腦——是如何工作的。

當(dāng)然，這一天還很遙遠(yuǎn)，但科學(xué)家在宣稱那一天即將來臨的時(shí)候，再也不是癡人說夢(mèng)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)的出現(xiàn)是以2013年兩個(gè)獨(dú)立的大型腦研究計(jì)劃啟動(dòng)為標(biāo)志：歐盟的“人腦計(jì)劃”（HBP）和美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出的 “使用先進(jìn)神經(jīng)技術(shù)的大腦研究計(jì)劃”（BRAIN），即使這兩項(xiàng)計(jì)劃最終未能達(dá)到其設(shè)置的目標(biāo)，但其發(fā)出的信號(hào)說明了科學(xué)家對(duì)攻克人體最復(fù)雜器官充滿了自信。

攻關(guān)：十年磨一劍

目前，這兩項(xiàng)計(jì)劃還不能相提并論。BRAIN尚處在發(fā)展的早期階段，迄今只承諾投入少量新的資金，而推動(dòng)這項(xiàng)計(jì)劃的神經(jīng)生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)，希望BRAIN最終能達(dá)到一個(gè)耗資10億美元的項(xiàng)目，旨在測(cè)量人類大腦中每個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。然而，一開始他們的這一目標(biāo)就被潑了冷水，部分科學(xué)家認(rèn)為這在科學(xué)上是不適當(dāng)?shù)?，而且這一項(xiàng)目也難與“阿波羅登月”計(jì)劃相媲美。因此，該計(jì)劃很難在政治上得到支持，而政治支持是大型項(xiàng)目所必需的。

人腦計(jì)劃情況則正好相反，其總部設(shè)在瑞士洛桑（不久將遷往日內(nèi)瓦），有135個(gè)研究機(jī)構(gòu)承擔(dān)著各自的分工，其目標(biāo)是傳奇式的，就如同月球登陸那般：10年內(nèi)在電腦中完成人腦模擬。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承諾，在項(xiàng)目初期的30個(gè)月內(nèi)提供7 200萬歐元資金 （2013年10月已經(jīng)發(fā)放到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室）。人腦計(jì)劃擁有10年的詳細(xì)路線圖，每一階段都有明確的里程碑。

人腦計(jì)劃最終會(huì)實(shí)現(xiàn)其倡議者最大的愿望嗎？很多人仍心存疑慮，認(rèn)為我們對(duì)大腦的工作機(jī)制了解得太少，以至于難以達(dá)到倡議者設(shè)定的目標(biāo)。然而，從2010年首次提出這一想法起，隨著時(shí)間的推移，一些人相信這種可能性在增加，研究范圍或已趨成熟。最初的設(shè)想是自下而上，即把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（包括電生理學(xué)、解剖學(xué)和細(xì)胞學(xué)等數(shù)據(jù)）輸入超級(jí)計(jì)算機(jī)，不需要構(gòu)想或模擬神經(jīng)元回路如何自組裝。而現(xiàn)在，自上而下的元素已經(jīng)被引人。

自下而上的數(shù)據(jù)輸入——主要是對(duì)老鼠的研究——仍然是核心部分，這些數(shù)據(jù)在模擬大腦過程中是如何被處理的，將由人腦計(jì)劃的15個(gè)子項(xiàng)目之一，即高層次人類認(rèn)知架構(gòu)的研究結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)，包括將產(chǎn)生用于動(dòng)物和人類的數(shù)據(jù)、描述大腦如何進(jìn)行認(rèn)知工作的，如處理那些涉及空間、時(shí)間和數(shù)字等信息。例如，在一個(gè)主要的項(xiàng)目研究中，將選定大約10個(gè)研究對(duì)象，并在長(zhǎng)達(dá)10年時(shí)間內(nèi)反復(fù)進(jìn)行研究。與此同時(shí)，他們的“參考大腦”將由一系列非侵入性技術(shù)監(jiān)測(cè)，如功能磁共振成像和腦電圖，以此研究在特定任務(wù)中相關(guān)神經(jīng)回路是如何組裝的。詳細(xì)的自下而上的數(shù)據(jù)必須與這種廣泛的架構(gòu)配合。

另一個(gè)子項(xiàng)目神經(jīng)機(jī)器人學(xué)，將為模擬機(jī)器人提供“機(jī)體”，以便測(cè)試在“機(jī)體”中模擬的大腦模型是否真的引起預(yù)期的行為。

未知：或舉步維艱

用超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)模擬大腦已被證明過于緩慢，其他子項(xiàng)目為此將專注于開發(fā)運(yùn)算速度更快的超級(jí)計(jì)算機(jī)以及神經(jīng)形態(tài)學(xué)計(jì)算，后者理論上可以模擬比大腦活動(dòng)量級(jí)更高的計(jì)算。當(dāng)然，這要同時(shí)面對(duì)神經(jīng)信息學(xué)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)和醫(yī)學(xué)倫理的挑戰(zhàn)。

人腦計(jì)劃最終可能無法達(dá)到其設(shè)定的目標(biāo)，至少，在所需的復(fù)雜性上難與真正的大腦相匹敵。因此，該計(jì)劃是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的舉措，或舉步維艱，或難以繼續(xù)，或風(fēng)險(xiǎn)被分?jǐn)偟矫總€(gè)子項(xiàng)目上。

然而，在某種程度上，人腦計(jì)劃必然會(huì)達(dá)到歐盟委員會(huì)的最初目標(biāo)。2010年，歐盟委員會(huì)為推動(dòng)信息和通信技術(shù)的發(fā)展，準(zhǔn)備花費(fèi)10年時(shí)間、耗資數(shù)10億歐元征集科研旗艦項(xiàng)目時(shí)，人腦計(jì)劃是兩個(gè)入選項(xiàng)目之一。在日趨老齡化的社會(huì)，大腦功能紊亂的相關(guān)性研究是非常引人關(guān)注的，這是其入選旗艦項(xiàng)目的最大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也說明其不同尋常的跨學(xué)科性。

未來十年，人腦計(jì)劃預(yù)計(jì)將吸引超過10億歐元的經(jīng)費(fèi)，其中一半將來自歐盟委員會(huì)，另一半來自各參與組織。其中，大部分合作機(jī)構(gòu)分布在歐洲，但以色列、日本和美國(guó)的部分機(jī)構(gòu)也參與其中。全球的努力可以更快地贏得這場(chǎng)“大腦戰(zhàn)役”的勝利，很多人因此會(huì)被人腦計(jì)劃這一系統(tǒng)化的管理方法所吸引。

在未取得成功之前，不要對(duì)大科學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目過分樂觀。請(qǐng)記住，理解大腦工作機(jī)制的重大突破，將會(huì)不斷從個(gè)別研究者的實(shí)驗(yàn)室涌現(xiàn)。而邁向充分認(rèn)識(shí)大腦的旅程將是漫長(zhǎng)和不確定的，屆時(shí)，會(huì)有充足的時(shí)間提供給這些英雄主義者表演的平臺(tái)。