腦科學(xué)，下一個(gè)顛覆性產(chǎn)業(yè)？

自然界中什么系統(tǒng)最為復(fù)雜？是大腦和宇宙。

宇宙有億萬(wàn)星系，人腦也有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的神經(jīng)元，與分子、細(xì)胞共存。它們相互連接作用，控制人類的行為，構(gòu)成人類的思想。但遺憾的是，時(shí)至今日，我們?nèi)晕唇议_(kāi)人腦連接組的結(jié)構(gòu)和功能之謎，因此腦科學(xué)被稱為生命科學(xué)的“終極疆域”。目前，世界腦科學(xué)研究還存在大片未知的疆域，吸引無(wú)數(shù)科研人員一探究竟，與此同時(shí)，腦科學(xué)產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)發(fā)展中嶄露頭角，逐漸成為資本爭(zhēng)相涌入的熱門賽道。

腦科學(xué)研究：

一把自先哲時(shí)代燃起的“火”

腦科學(xué)的起源，其實(shí)最早可以追溯到亞里士多德的年代。古羅馬時(shí)期，就有先哲提出“精氣”的概念，并闡釋“精氣存在于頭部，控制人的思維與運(yùn)動(dòng)”——這也是腦科學(xué)最早的雛形。然而腦科學(xué)研究離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)手段的進(jìn)步，在“精氣”提出的幾百年間，腦科學(xué)一直處于蒙昧階段。直到電的出現(xiàn)，腦科學(xué)才逐漸從“概念猜想”轉(zhuǎn)為實(shí)打?qū)嵉目茖W(xué)研究。

腦科學(xué)有狹義和廣義之分。狹義的腦科學(xué)一般指的是神經(jīng)科學(xué)，是為了了解神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分子水平、細(xì)胞水平、細(xì)胞間的變化過(guò)程，以及這些過(guò)程在中樞功能控制系統(tǒng)內(nèi)的整合作用而進(jìn)行的研究，涉及生理學(xué)、解剖學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)及數(shù)學(xué)模型等多個(gè)學(xué)科。廣義的腦科學(xué)是研究腦的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)，以及從生物腦的角度探究大腦的物理構(gòu)成、生物機(jī)理和工作機(jī)能，是一個(gè)認(rèn)識(shí)腦的過(guò)程。近200年，是人類歷史上腦科學(xué)發(fā)展的高峰時(shí)期，截至2022年，已有24座諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)杯落在了腦科學(xué)領(lǐng)域。

腦科學(xué)作為一個(gè)前沿且具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，是全球科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。早在20世紀(jì)80年代末期，歐盟、美國(guó)、日本等國(guó)家（地區(qū)）先后開(kāi)啟腦科學(xué)研究，即“腦計(jì)劃”。在此背景下，西雅圖艾倫腦科學(xué)研究所、谷歌公司等一大批研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛加入這一快速興起的領(lǐng)域。

我國(guó)也不甘落后，在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，把“腦科學(xué)與認(rèn)知”列入基礎(chǔ)研究8個(gè)科學(xué)前沿問(wèn)題之一。我國(guó)的“腦計(jì)劃”于2016年正式啟動(dòng)，被稱為“中國(guó)腦計(jì)劃”（CBP），立足于探索大腦的奧秘和攻克大腦疾病的腦科學(xué)研究。目前，我國(guó)在腦科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)形成了三大類研究主體：一是以上海腦科學(xué)與類腦研究中心、北京腦科學(xué)與類腦研究中心為代表的中國(guó)“腦計(jì)劃”南北兩個(gè)中心；二是以復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)前沿科學(xué)中心、浙江大學(xué)腦與腦機(jī)融合前沿科學(xué)中心為代表的教育部前沿科學(xué)中心；三是國(guó)內(nèi)高校和科研院所成立的各類研究機(jī)構(gòu)，如清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與美國(guó)國(guó)際數(shù)據(jù)集團(tuán)（IDG）共建的麥戈文腦科學(xué)研究院。中國(guó)的腦科學(xué)研究雖處于起步階段，但北京、上海已具有在全球腦科學(xué)尖端領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的能力。

共話發(fā)展：

掘金百億腦科學(xué)市場(chǎng)

當(dāng)前，腦科學(xué)產(chǎn)業(yè)主要有三個(gè)賽道，分別是生物醫(yī)藥、醫(yī)療器械、數(shù)字療法。根據(jù)CB Insights和動(dòng)脈網(wǎng)的數(shù)據(jù)，大腦健康領(lǐng)域2020年的全球市場(chǎng)規(guī)模為62億美元，并預(yù)計(jì)將在2024年突破百億美元，成為下一個(gè)有可能為人類社會(huì)帶來(lái)顛覆性影響的產(chǎn)業(yè)。

【生物醫(yī)藥賽道】腦科學(xué)研究為神經(jīng)退行性疾病、精神類疾病的治療帶來(lái)福音

目前，從事腦保護(hù)研究的科研人員比較關(guān)注的疾病大致可以分為四類。一是神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥等。二是精神類疾病，如抑郁癥、焦躁癥、失眠等。三是兒童多發(fā)的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，如多動(dòng)癥、自閉癥、智力障礙等。四是源自大腦結(jié)構(gòu)本身的腦部腫瘤、腦部血管類疾病。從數(shù)量來(lái)看，關(guān)注神經(jīng)退行性疾病的實(shí)驗(yàn)室是最多的，這或許也和近十年神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機(jī)制有了突破性進(jìn)展有關(guān)。

如今科研界已經(jīng)確定了與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的遺傳因素和生化過(guò)程，但仍未出現(xiàn)能夠完全治愈甚至是逆轉(zhuǎn)疾病的治療方案。因此，科研人員關(guān)注神經(jīng)退行性疾病，一方面是為了更加明確疾病的發(fā)病機(jī)制及其引發(fā)的共患癥的原因，另一方面則是希望為疾病診治提供有效的解決方案。比如，2002年，香港科技大學(xué)葉玉如教授帶領(lǐng)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，就發(fā)現(xiàn)了一種在阿爾茨海默病發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用的血液蛋白。

神經(jīng)退行性疾病研究員

崗位描述：從事神經(jīng)退行性疾病（阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥等）的發(fā)病新機(jī)制、早期預(yù)警及早期診斷的生物標(biāo)志物，以及新靶標(biāo)、藥物、康復(fù)及干細(xì)胞治療的轉(zhuǎn)化研究的科研人員，需要有較強(qiáng)的中英文論文寫作能力，熟練掌握分子生物學(xué)技術(shù)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、病理學(xué)技術(shù)、生物信息學(xué)等工具，有蛋白質(zhì)表達(dá)純化、冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集及結(jié)構(gòu)解析、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)和虛擬篩選、神經(jīng)退行性疾病等的相關(guān)研究經(jīng)歷，該崗位年薪在30萬(wàn)元以上。

相關(guān)專業(yè)：生物化學(xué)與分子生物學(xué)、生物物理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、藥物化學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等。

【醫(yī)療器械賽道】國(guó)產(chǎn)神經(jīng)介入設(shè)備制造商有望率先破局外資壟斷

腦卒中是全球第二大、中國(guó)第一大致死性疾病。弗若斯特沙利文《中國(guó)神經(jīng)介入行業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展白皮書》顯示，從2017年到2021年，我國(guó)腦卒中發(fā)病人數(shù)從456.4萬(wàn)人增長(zhǎng)到517.3萬(wàn)人。

神經(jīng)介入又稱為腦血管介入，被譽(yù)為是介入手術(shù)皇冠上的明珠，這意味著神經(jīng)介入領(lǐng)域的手術(shù)難度非常大。神經(jīng)介入是指在數(shù)字減影血管造影（DSA）系統(tǒng)的支持下，采用血管內(nèi)導(dǎo)管操作技術(shù)，通過(guò)選擇性造影、栓塞、擴(kuò)張成形、機(jī)械清除、藥物遞送等具體方法，對(duì)累及人體神經(jīng)血管系統(tǒng)的病變進(jìn)行診斷和治療，達(dá)到栓塞溶解、擴(kuò)張成形和抗腫瘤等治療目的的一種臨床醫(yī)學(xué)手段。神經(jīng)介入治療是通過(guò)股動(dòng)脈（或股靜脈）穿刺，利用特殊的導(dǎo)管到達(dá)頸部或者顱內(nèi)血管，治療頸部或者顱內(nèi)血管疾病的方法。常見(jiàn)的神經(jīng)介入設(shè)備種類較多，包括介入導(dǎo)管、介入支架、球囊血管成形術(shù)導(dǎo)管、栓塞線圈、分流支架等。出血性腦卒中產(chǎn)品是中國(guó)神經(jīng)介入醫(yī)療器械銷售額最大的部分，2022年，微創(chuàng)腦科學(xué)（醫(yī)療器械制造商）在出血性腦卒中領(lǐng)域共計(jì)獲得3億元人民幣的銷售收入。

神經(jīng)介入設(shè)備市場(chǎng)的前四大企業(yè)有美敦力、史賽克、MicroVention和強(qiáng)生醫(yī)療，共同占據(jù)約87%的市場(chǎng)份額。但隨著近兩年市場(chǎng)環(huán)境及國(guó)家政策的調(diào)整，國(guó)產(chǎn)替代正成為行業(yè)發(fā)展的主線邏輯之一，神經(jīng)介入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局正處在新的輪動(dòng)周期中。就市場(chǎng)格局而言，微創(chuàng)腦科學(xué)已在國(guó)產(chǎn)廠商中拔得頭籌，與排名第四的強(qiáng)生醫(yī)療之間的差距進(jìn)一步縮小，是國(guó)內(nèi)最有可能率先破局外資壟斷的廠商。

神經(jīng)介入產(chǎn)品研發(fā)工程師

崗位描述：專門從事最新神經(jīng)介入類醫(yī)療器械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)的工程技術(shù)人員，需要具備深厚的醫(yī)學(xué)知識(shí)和制造技術(shù)，跟進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、質(zhì)量測(cè)試、工藝改造等環(huán)節(jié)，并參與市場(chǎng)調(diào)研以及新產(chǎn)品上市后的技術(shù)支持和專利撰寫，并與臨床醫(yī)生和生產(chǎn)廠家多方溝通合作，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)和發(fā)展?jié)摿Φ穆殬I(yè)。

相關(guān)專業(yè)：材料科學(xué)與工程、材料物理、高分子材料與工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程、化學(xué)等。

【數(shù)字療法賽道】作為重要的前沿技術(shù)領(lǐng)域，類腦智能研究是我國(guó)腦科學(xué)研究的戰(zhàn)略新方向

對(duì)人腦認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制的理解可能為新一代人工智能算法和器件的研發(fā)帶來(lái)新熱點(diǎn)，為信息智能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來(lái)顛覆性的變革與突破。近年來(lái)，類腦研究成為科研的熱門話題，大國(guó)之間在類腦研究上的競(jìng)爭(zhēng)博弈也日趨激烈。構(gòu)建類腦計(jì)算機(jī)不僅有助于更加高效地處理、利用海量腦數(shù)據(jù)，從而更好地實(shí)現(xiàn)腦機(jī)融合，還能進(jìn)一步完善類腦芯片的設(shè)計(jì)與制造，研發(fā)基于非常規(guī)計(jì)算架構(gòu)、具備類腦功能的、新型的智能體與機(jī)器人。我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要提出的“科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目”就包含了“腦科學(xué)與類腦研究”“智能制造和機(jī)器人”的課題。

腦機(jī)接口技術(shù)能夠代替受損的器官收發(fā)信息，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，比如，一位上肢不能活動(dòng)的癱瘓病人通過(guò)頭上一個(gè)類似插頭的裝置來(lái)采集神經(jīng)信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后變成機(jī)械指令來(lái)控制機(jī)械手臂完成喝水動(dòng)作；另一位因車禍導(dǎo)致手部完全不能活動(dòng)的患者，在接受腦機(jī)接口手術(shù)植入電極后，其大腦可以感知到手的觸覺(jué)。

類腦芯片和腦機(jī)接口研究工程師

崗位描述：參與腦機(jī)接口傳感器芯片設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)模擬電路模塊（放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、低壓差線性穩(wěn)壓器等）的參數(shù)定制、設(shè)計(jì)、電路仿真、版圖繪制等的工程技術(shù)人員，能夠勝任芯片PCB電路板的調(diào)試和測(cè)試工作、定位及解決問(wèn)題，因?yàn)槟X電信號(hào)采集需要將電極信號(hào)從腦部提取出來(lái)，因此腦機(jī)接口電極的制備是關(guān)鍵，此外，他們還要根據(jù)項(xiàng)目需求，參與項(xiàng)目前瞻性技術(shù)研究以及技術(shù)預(yù)研工作。這是一個(gè)對(duì)專業(yè)技術(shù)要求很高的高端職業(yè)，也是人工智能領(lǐng)域的搶手崗位。

相關(guān)專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算神經(jīng)學(xué)、人工智能、信號(hào)處理、模式識(shí)別等。

在全球腦科學(xué)產(chǎn)業(yè)中，中國(guó)腦科學(xué)企業(yè)的融資顯得異常活躍，位居全球第二。我國(guó)腦科學(xué)行業(yè)發(fā)展如此迅猛，反映出了國(guó)家基礎(chǔ)科研的進(jìn)步。在《2021全球腦科學(xué)發(fā)展報(bào)告》中提到，中國(guó)腦科學(xué)研究發(fā)展迅速，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在論文發(fā)表、專利申請(qǐng)等領(lǐng)域仍然有較大差距。2022年，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最新發(fā)表的近10000篇論文中，中國(guó)總發(fā)文量居全球第二，發(fā)文量排名前五的機(jī)構(gòu)中有三家是中國(guó)的，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距目前已在逐漸縮小。

誰(shuí)將成為未來(lái)黑馬：

高校加速搶灘產(chǎn)業(yè)新“藍(lán)?！?/p>

截至2023年我國(guó)總共有22個(gè)?。▍^(qū)、市），45個(gè)科研院所開(kāi)展了有關(guān)腦科學(xué)的研究，腦科學(xué)研究不僅在臨床應(yīng)用領(lǐng)域有所發(fā)展，也在產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域突飛猛進(jìn)，也許未來(lái)的黑馬科技就誕生在上述的45個(gè)科研院所當(dāng)中，讓我們拭目以待。

院?？磁_(tái)

浙江大學(xué)成立國(guó)內(nèi)首個(gè)腦科學(xué)本科學(xué)院

2019年12月28日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院腦科學(xué)與腦醫(yī)學(xué)學(xué)院宣布成立。該學(xué)院下設(shè)生物學(xué)（神經(jīng)生物方向）和臨床醫(yī)學(xué)（神經(jīng)精神醫(yī)學(xué)方向）2個(gè)本科專業(yè)。此舉使浙江大學(xué)成為國(guó)內(nèi)首個(gè)開(kāi)設(shè)腦科學(xué)本科專業(yè)的高校。作為全國(guó)首個(gè)腦科學(xué)和腦醫(yī)學(xué)領(lǐng)域教學(xué)、科研、臨床有機(jī)結(jié)合的院系，浙江大學(xué)腦科學(xué)與腦醫(yī)學(xué)學(xué)院致力于打造國(guó)際一流人才匯聚和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要腦科學(xué)交叉研究平臺(tái)。

深圳理工大學(xué)官宣成立 Neher 腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)班

為整合優(yōu)勢(shì)科教資源，優(yōu)化高水平創(chuàng)新型人才自主培養(yǎng)模式，深圳理工大學(xué)生命健康學(xué)院歷經(jīng)一年課程籌備與師資練兵后，在2022年9月正式官宣成立“Neher腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)班”。作為中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院首個(gè)本科特色培養(yǎng)班級(jí)，Neher腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)班由諾貝爾獎(jiǎng)得主Erwin Neher教授領(lǐng)銜，逾20位腦科學(xué)研究領(lǐng)域一流專家學(xué)者聯(lián)手打造，并與南昌大學(xué)、河北大學(xué)等百年老校合作，先后通過(guò)線上線下宣講與答疑活動(dòng)，在學(xué)生中引起熱烈關(guān)注和反響，并最終從生物技術(shù)、自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、人工智能等多個(gè)差異化專業(yè)中優(yōu)中選優(yōu)，鎖定8位成績(jī)優(yōu)異、滿懷夢(mèng)想的大三學(xué)子，來(lái)到深圳理工大學(xué)生命健康學(xué)院進(jìn)行“復(fù)合型人才培養(yǎng)”。

編后語(yǔ)

綜上可知，腦科學(xué)在人類科學(xué)發(fā)展中的地位至為關(guān)鍵，對(duì)于搶抓未來(lái) 15—30 年智能科技革命和人類超智能社會(huì)發(fā)展先機(jī)，保障中華民族創(chuàng)新素質(zhì)與智力，護(hù)航“健康中國(guó)2030”戰(zhàn)略，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)三大產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、國(guó)防科技下一輪變革提供戰(zhàn)略性科技支撐，都具有戰(zhàn)略性影響和全局性意義，必須給予高度關(guān)注。