中國腦計(jì)劃開啟臨床神經(jīng)科學(xué)研究新征程

潘鋒

6月30日至7月1日，“中國卒中學(xué)會第四屆學(xué)術(shù)年會暨天壇國際腦血管病會議2018”在北京舉行，來自國內(nèi)外的腦卒中防控領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者，圍繞當(dāng)前腦卒中基礎(chǔ)研究和臨床實(shí)踐中的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題展開深入研討和交流，共同為我國腦血管病防治事業(yè)發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。在本屆年會上，國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病醫(yī)療質(zhì)量控制中心正式宣布成立。

年會期間，大會主席、中國科學(xué)院院士、北京天壇醫(yī)院趙繼宗教授就我國腦科學(xué)研究的有關(guān)情況接受了記者采訪。趙繼宗教授說，我國已具備較好的腦科學(xué)研究基礎(chǔ)，國家科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目——“腦科學(xué)與類腦研究”，面向國家重大需求，跨越基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用鴻溝，必將顯著提升我國臨床神經(jīng)科學(xué)的整體發(fā)展水平。

當(dāng)代科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)

趙繼宗教授介紹說，世界衛(wèi)生組織（WHO）2001年公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在人類2萬多種疾病中，腦疾病有22種；22種腦疾病中，精神性疾病有9種，神經(jīng)性疾病有13種。雖然腦疾病僅占人類疾病總量約1.5%，但腦疾病的總負(fù)擔(dān)卻高達(dá)23%，至今仍然是危害人類健康的重大疾病之一。多年來，醫(yī)學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界等開展了大量有關(guān)腦疾病的診斷和治療研究工作；同時(shí)，世界各國投入巨額資金，付出巨大努力開展了多項(xiàng)腦疾病新藥研發(fā)工作，但令人非常遺憾的是，上述研究對于改善腦認(rèn)知疾病結(jié)局基本無效，腦認(rèn)知疾病藥物研發(fā)臨床試驗(yàn)屢遭失敗?！盀槭裁慈祟悓δX疾病、對神經(jīng)性疾病屢戰(zhàn)屢敗？主要原因是目前我們對與認(rèn)知相關(guān)的腦疾病發(fā)病機(jī)理還不完全清楚。”趙繼宗教授說。

趙繼宗教授還介紹說，習(xí)近平總書記在中國科學(xué)院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上指出，進(jìn)入21世紀(jì)以來，以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革。社會老齡化進(jìn)程的加快使得老年癡呆、帕金森病等神經(jīng)退變性疾病危害日益嚴(yán)重，急需新的預(yù)防干預(yù)手段；社會生存競爭壓力的日益加重，使得焦慮癥、抑郁癥等精神疾患發(fā)病率不斷攀升，急需有效的綜合治療技術(shù)。深入研究各類腦疾病，尤其是重大腦疾病發(fā)病機(jī)制并尋找有效的診斷和治療方法，已成為近10年來全球各國腦科學(xué)研究的熱點(diǎn)和方向。歐美多國、日本、澳大利亞和中國近年來相繼開展了不同方向的腦科學(xué)研究，并不斷取得研究積累和技術(shù)突破；尤其值得注意的是，“透明腦”、“彩虹腦”、光遺傳學(xué)控制神經(jīng)元活性等高新技術(shù)的引入，正在深刻改變著人類對大腦活動規(guī)律及其本質(zhì)的認(rèn)識。

趙繼宗教授說，腦科學(xué)問題是人類社會面臨的基礎(chǔ)科學(xué)問題之一，是人類理解自然和人類本身的“終極疆域”。趙繼宗教授介紹了即將啟動的國家科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目“腦科學(xué)與類腦研究”情況，該計(jì)劃也被稱為中國腦科學(xué)計(jì)劃。

腦科學(xué)與類腦研究面向國家重大需求，通過研究腦認(rèn)知功能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理，研究高發(fā)病率腦重大疾病的發(fā)病機(jī)理，揭示相關(guān)遺傳基礎(chǔ)和治療新靶點(diǎn)，以期實(shí)現(xiàn)腦重大疾病早期診治和干預(yù)。腦科學(xué)與類腦研究采取“一體兩翼”戰(zhàn)略部署，“一體”就是腦環(huán)路研究，“兩翼”的一翼是健康腦研究，另一翼是類腦研究或智能腦研究。腦科學(xué)與類腦研究將聚焦攻克與認(rèn)知障礙相關(guān)的腦重大疾病，如阿爾茨海默氏?。ˋD）等，通過探索大腦奧秘和腦認(rèn)知障礙相關(guān)腦疾病發(fā)病機(jī)理，以及開展以人工智能技術(shù)為向?qū)У念惸X研究，開拓神經(jīng)性疾病臨床基礎(chǔ)研究新局面。

在科技部“973”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等的持續(xù)支持下，我國腦科學(xué)研究取得了長足發(fā)展并具備了較好的研究基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)研究方面，創(chuàng)建了各種人類腦疾病的非人靈長類模型，推動了腦疾病機(jī)理研究。腦科學(xué)與類腦研究將依托我國以往在這一領(lǐng)域的良好研究基礎(chǔ)、揭示腦認(rèn)知的神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)、功能和機(jī)制等，并將有可能實(shí)現(xiàn)與國際同行的錯(cuò)位競爭。

趙繼宗教授說，我國正面臨越來越多的與社會快速發(fā)展相伴的腦健康問題，迫切需要加強(qiáng)神經(jīng)精神疾病轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，降低腦疾病發(fā)病率、致殘率和死亡率，臨床神經(jīng)科學(xué)發(fā)展迎來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。腦科學(xué)與類腦研究是未來醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)最重要的前沿領(lǐng)域之一，該研究以腦重大疾病防治為切入點(diǎn)，還原了臨床醫(yī)學(xué)和腦科學(xué)研究本質(zhì)關(guān)系，努力跨越基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用的鴻溝，逐漸淡化了神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、精神科等醫(yī)學(xué)專業(yè)之間的界限，使不同專業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)相互連接，創(chuàng)新驅(qū)動腦卒中臨床基礎(chǔ)研究。腦科學(xué)與類腦研究的實(shí)施將顯著提升我國臨床神經(jīng)科學(xué)整體發(fā)展水平。腦科學(xué)研究與信息科學(xué)、先進(jìn)制造、人工智能等的交叉融合，將成為引領(lǐng)我國未來創(chuàng)新型社會和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重大推動力。

創(chuàng)新卒中認(rèn)知障礙研究

趙繼宗教授說，腦卒中已成為我國居民第一死亡原因。最新發(fā)布的中國心血管病報(bào)告2017顯示，我國心血管病患病人數(shù)高達(dá)2.9億，其中腦卒中1300萬，冠心病1100萬，心血管病造成居民疾病超過40%，高于腫瘤及其他疾病，居首位。我國每年新發(fā)腦卒中200萬人，每年腦卒中死亡人數(shù)165萬人，腦卒中死亡占所有死亡人數(shù)的22.45%。據(jù)世界銀行預(yù)測，假如不采取更有力措施，中國腦卒中發(fā)病人數(shù)將直線上升，預(yù)計(jì)到2030年，中國腦卒中將達(dá)到3177萬人。不僅如此，很多腦卒中患者還伴有嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損和認(rèn)知功能障礙，給社會和家庭帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)，我國腦卒中防控任務(wù)仍然十分艱巨。如何降低腦卒中發(fā)病率，減少卒中后患者神經(jīng)功能缺損和認(rèn)知功能障礙，是我國腦卒中防治的重要課題。

趙繼宗教授介紹，認(rèn)知有三個(gè)層面，一是對外界的認(rèn)識，包括感覺、直覺、注意、抉擇、概念、分類等，這種認(rèn)知許多物種都具備，可以用多種模式動物研究；二是對自我與非我的認(rèn)識，如自我意識、同情心、理解他人能力，這種認(rèn)知可能只有靈長類具備，需要用非靈長類模型進(jìn)行研究；三是對語言的認(rèn)識，這種認(rèn)知只有人類具備，包括句法、文法、無限開放式的語言交流。研究人類語言的神經(jīng)機(jī)制和演化起源，非人靈長類轉(zhuǎn)基因動物是最可靠的模型。有關(guān)認(rèn)知障礙腦疾病研究的發(fā)展趨勢，腦科學(xué)與類腦研究計(jì)劃認(rèn)為，老年癡呆與糖尿病、癲癇、腦血管病等疾病的“共病現(xiàn)象”為老年癡呆的治療提供了新的思路。腦科學(xué)與類腦研究部署開展研究腦認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制，研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦智能新技術(shù)，為腦卒中臨床基礎(chǔ)研究開辟了一條新路。

趙繼宗教授說，無論是血管阻塞造成的腦梗死，還是血管破裂造成的腦出血或蛛網(wǎng)膜下腔出血，都可能出現(xiàn)不同程度的腦認(rèn)知功能障礙。臨床神經(jīng)病學(xué)是發(fā)現(xiàn)和凝練腦重大疾病科學(xué)問題的起點(diǎn)，是驗(yàn)證和實(shí)踐科學(xué)發(fā)現(xiàn)的終點(diǎn)，是智能醫(yī)學(xué)研發(fā)生物工程產(chǎn)品的落腳點(diǎn)，也是腦科學(xué)研究的轉(zhuǎn)化基地，從事腦卒中臨床工作的醫(yī)務(wù)工作者應(yīng)積極投入我國腦科學(xué)研究中。趙繼宗教授認(rèn)為，可以從腦卒中與癡呆的關(guān)系研究、人源性Aβ蛋白對大腦環(huán)路影響研究、卒中后半側(cè)空間忽視（unilateral spatial neglect，USN）研究、腦卒中意識障礙評價(jià)指標(biāo)研究和大腦功能區(qū)重塑性研究等5個(gè)方面，以我國腦科學(xué)計(jì)劃為契機(jī)，創(chuàng)新腦卒中認(rèn)知障礙研究。

腦卒中與癡呆關(guān)系研究即血管性癡呆研究，2013年至今一直是國內(nèi)外臨床工作者極為關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，有關(guān)研究論文也越來越多。血管性癡呆病因較多，與腦卒中直接相關(guān)的有AD，腦白質(zhì)缺血與腔隙性腦梗死，微出血與腦出血，腦淀粉樣變腦出血等。有研究發(fā)現(xiàn)，中老年人大腦微出血與癡呆與認(rèn)知功能下降相關(guān)，MRI微出血灶數(shù)超過4個(gè)，隨訪患者認(rèn)知功能下降。

目前的細(xì)胞和動物模型難以滿足探索AD早期診斷標(biāo)志物和神經(jīng)退行性疾病發(fā)展關(guān)系研究，通過分析手術(shù)中獲得的腦淀粉樣血管病變腦出血患者的腦組織和腦血管標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)其病理性改變與AD相似，因此利用腦淀粉樣血管病變腦出血患者的生物學(xué)標(biāo)本，有助發(fā)現(xiàn)一些相關(guān)標(biāo)志物，建立人源性Aβ蛋白AD動物模型，開展人源性Aβ蛋白對大腦環(huán)路影響的研究。

半側(cè)空間忽視是在感覺性輸入和運(yùn)動性輸出的密切關(guān)系中產(chǎn)生的，患者表現(xiàn)為不能注意到從對側(cè)來的視覺、聽覺和觸覺刺激。研究發(fā)現(xiàn)，右側(cè)半球損傷會導(dǎo)致左側(cè)半球空間忽視，這種現(xiàn)象大部分發(fā)生在右側(cè)腦梗死，而左側(cè)腦梗死這種現(xiàn)象卻少見。目前，這種認(rèn)知障礙的腦環(huán)路機(jī)制尚不清楚，利用功能磁共振（fMR）對卒中后半側(cè)空間忽視患者開展腦環(huán)路研究，有望獲得新的腦環(huán)路知識。

趙繼宗教授介紹，無論是腦出血還是腦缺血，病情嚴(yán)重者都會出現(xiàn)植物人狀態(tài)。植物狀態(tài)的患者是否還能清醒，還是終身處于植物狀態(tài)，腦卒中意識障礙評價(jià)是一項(xiàng)重要內(nèi)容，評價(jià)指標(biāo)研究也是神經(jīng)科學(xué)研究的一個(gè)重要課題。臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，一位35歲的年輕男性右側(cè)腦半球大面積腦出血患者，植物狀態(tài)后歷時(shí)3年才清醒，而另一位67歲溶栓患者植物狀態(tài)后，僅3個(gè)月就清醒了。神經(jīng)電生理檢測發(fā)現(xiàn)，后者“失匹配負(fù)波”時(shí)間窗是短的。北京天壇醫(yī)院與上海中科院神經(jīng)科學(xué)研究所等開展了“多層次漢語語言檢測任務(wù)腦電研究”，旨在探索腦卒中和腦損傷后昏迷患者能否清醒的客觀根據(jù)。初步研究顯示，當(dāng)給部分意識障礙患者展示親屬照片，親屬簡單漢語聲音后，患者表現(xiàn)出顯著的4赫茲腦電振蕩波，提示其可以聽見語言，研究者認(rèn)為這部分有反應(yīng)的患者短期有望清醒。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，外科切除大腦功能區(qū)的動靜脈畸形、腦出血、海綿狀血管畸形等，手術(shù)后部分患者出現(xiàn)偏癱、失語，但經(jīng)過一段時(shí)間常規(guī)康復(fù)后，偏癱、失語均可以恢復(fù)，這一發(fā)現(xiàn)為研究大腦功能區(qū)重塑提供了佐證，但大腦功能區(qū)重塑性的機(jī)制是什么，傳道束在哪里等問題還有待深入研究。

智能醫(yī)學(xué)初顯身手

6月30日下午，本屆學(xué)術(shù)年會舉辦的一場全球首次神經(jīng)影像人工智能人機(jī)大賽總決賽引起了學(xué)界和媒體的高度關(guān)注。最終，醫(yī)療AI以高出約20%的準(zhǔn)確率戰(zhàn)勝人類戰(zhàn)隊(duì)。趙繼宗教授說，國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》為促進(jìn)“AI+醫(yī)療”發(fā)展指明了方向，人工智能已應(yīng)用到醫(yī)學(xué)影像識別、疾病輔助診斷、手術(shù)機(jī)器人、可穿戴設(shè)備、基因測序以及醫(yī)療大數(shù)據(jù)等許多方面。腦科學(xué)與類腦計(jì)劃提出，通過腦科學(xué)與智能技術(shù)的深度融合，開發(fā)系列前沿調(diào)控神經(jīng)活動新技術(shù)，包括：精細(xì)定位深部腦刺激（DBS），深部經(jīng)顱磁刺激（TMS）、經(jīng)顱直流電刺激（tDCS），用于揭示腦認(rèn)知功能原理以及對相關(guān)腦疾病進(jìn)行精準(zhǔn)干預(yù)。

趙繼宗教授認(rèn)為，腦卒中關(guān)聯(lián)智能醫(yī)學(xué)上有三個(gè)方面值得關(guān)注和推進(jìn)。一是神經(jīng)影像學(xué)輔助診斷，人機(jī)對話，可使診斷效率更高和更準(zhǔn)確。此次神經(jīng)影像人工智能人機(jī)大賽AI獲勝，展示了神經(jīng)影像學(xué)輔助診斷的廣闊應(yīng)用前景，但AI技術(shù)真正“落地”和實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化，還需要更多的醫(yī)生參與。另有研究發(fā)現(xiàn)，大腦的微出血、微梗死都可能是認(rèn)知障礙或癡呆的早期表現(xiàn)，此前由于受到技術(shù)條件的限制，磁共振無法發(fā)現(xiàn)。但最新7.0磁共振技術(shù)已可以分辨微出血灶或微梗塞灶，隨著FDA批準(zhǔn)7.0磁共振上市，也為認(rèn)知障礙或癡呆早期診斷提供了一個(gè)更先進(jìn)的研究手段。

二是神經(jīng)調(diào)控技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化研究。應(yīng)用DBS、TMS、tDCS等技術(shù)促進(jìn)腦卒中康復(fù)治療，有助開展腦認(rèn)知環(huán)路探索研究。DBS現(xiàn)在已用于臨床治療，如帕金森病治療，疼痛治療，膀胱功能調(diào)控和呼吸控制等，待開發(fā)的治療領(lǐng)域有抑郁癥、AD、強(qiáng)迫癥等。研發(fā)成功的同步記錄聯(lián)合MR相容DBS，為建立獲取人腦數(shù)據(jù)平臺，揭示腦認(rèn)知功能原理提供了一個(gè)全新的技術(shù)方法。迷走神經(jīng)對保持清醒、警覺性具有重要作用，使用迷走神經(jīng)刺激器喚醒植物人，也將是腦卒中后意識恢復(fù)的一條主要途徑。

三是腦機(jī)接口在腦卒中患者康復(fù)中的應(yīng)用研究。腦卒中患者很多都會出現(xiàn)偏癱，傳統(tǒng)的治療方法主要是針灸和按摩，如果機(jī)器手、腦機(jī)接口能夠研發(fā)成功并應(yīng)用于臨床，未來使用可穿戴設(shè)備替代腦卒中患者的偏癱肢體，將從根本上顛覆神經(jīng)科學(xué)的康復(fù)理念。

趙繼宗教授強(qiáng)調(diào)說，腦卒中研究需要學(xué)科交叉和復(fù)合型人才。研發(fā)腦卒中等腦重大疾病診治新手段，需要理工學(xué)科專家涉足醫(yī)學(xué)，腦研究需要與計(jì)算機(jī)科學(xué)、臨床神經(jīng)科學(xué)、光電子學(xué)、材料學(xué)、智能控制、數(shù)學(xué)和藥學(xué)等學(xué)科的多方位、多層次合作。學(xué)科交叉和外部技術(shù)吸收融合對臨床神經(jīng)科學(xué)至關(guān)重要。以掌握臨床資源為主的醫(yī)師科研群體，以基礎(chǔ)研究為主的科研院所研究員群體，以工程技術(shù)研發(fā)、新藥創(chuàng)制等為主的工程技術(shù)研發(fā)群體，三方需要根據(jù)各自學(xué)科發(fā)展需求，構(gòu)建開放、共享、有效協(xié)作攻關(guān)，在科研成果、神經(jīng)系疾病藥物和醫(yī)療器材開發(fā)方面加強(qiáng)轉(zhuǎn)化和推廣。同時(shí)，加強(qiáng)培養(yǎng)醫(yī)學(xué)與工科結(jié)合，醫(yī)學(xué)與理科結(jié)合的復(fù)合型人才，探索青年人才培養(yǎng)的新機(jī)制，在學(xué)科交叉、學(xué)術(shù)交流和激勵(lì)機(jī)制上進(jìn)行新的嘗試。

趙繼宗教授近幾年多次參加國家腦計(jì)劃研討會和學(xué)術(shù)交流會，他發(fā)現(xiàn)臨床醫(yī)生的主動性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)研究工作者。對此趙繼宗教授呼吁，腦科學(xué)研究工作不僅僅只是基礎(chǔ)科學(xué)工作者的事，也是每個(gè)臨床醫(yī)生的事。臨床醫(yī)生要先謀先做，主動出擊，尋找合作伙伴，與基礎(chǔ)科學(xué)研究者共同合作，共同為國家腦科學(xué)計(jì)劃做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

專家簡介

趙繼宗，中國科學(xué)院院士，香港外科醫(yī)學(xué)院榮譽(yù)院士，教授、主任醫(yī)師、博士生導(dǎo)師。國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床研究中心主任，首都醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)外科學(xué)院院長，世界神經(jīng)外科聯(lián)盟（WFNS）執(zhí)委、提名委員會委員，Dandy神經(jīng)外科學(xué)協(xié)會/中國主席，7種國際雜志編委。中國卒中學(xué)會會長，中華神經(jīng)外科雜志英文版主編，中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)外科學(xué)專業(yè)委員會第4、第5屆主委，中華醫(yī)學(xué)會雜志/英文版副主編。長期從事神經(jīng)外科學(xué)臨床和基礎(chǔ)研究工作，攻克復(fù)雜性腦血管病外科關(guān)鍵技術(shù)，在全國推廣普及腦出血外科治療，在國內(nèi)率先創(chuàng)建具有國際先進(jìn)水平的微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)平臺，推動我國神經(jīng)外科學(xué)達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。發(fā)表論文489篇，SCI收錄189篇。主編出版《顱腦腫瘤外科學(xué)》《血管神經(jīng)外科學(xué)》和《微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)》等專著13部。先后4次獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，5次獲北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。