2013年2月,奥巴马总统发表国情咨文时宣布“推进创新神经技术脑研究计划(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies )”(简称“BRAIN”)。该计划将耗费十年之功来探究思维的本质。 BRAIN不免使人想起人类基因组计划。这项计划需要数十亿美元的研究资金,以及众多政府部门、大学和基金之间的合作。自18个月前计划开始之时,分子遗传学家、美国卡弗里基金会( Kavli Foundation)科学项目副总裁全美永(Miyoung Chun)就一直致力于各相关部门的协调沟通事宜。她在今年3月接受了《麻省理工科技评论》美国版主编杰森·庞廷(Jason Pontin)的采访。
具体来讲,你希望对什么目标绘制图谱?自从100多年前,圣地亚哥·拉蒙·伊·卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal))认识到神经元是神经系统的基本功能单位以来,人类已经取得了长足的进展。我们能够测量少量神经元(少至几百个)的活动。采用功能性磁共振成像(functional MRI)技术,我们也可以测量数量更多(30000到一百万)的神经元的活动。但是许多关键的大脑功能是通过几千至几百万个神经元共同完成的。
BRAIN旨在开发革命性的新工具,监测数千至数百万个神经元形成的大脑活动,从而构建脑科学的广义理论体系。
为什么要开展BRAIN?
我们想理解自己如何思想,如何记忆,如何学习,如何移动,情绪如何作用。这些都是人类独有的能力,然而我们对此了解甚少。
纳米科学和纳米技术在大脑活动图谱项目中将起到什么样的作用?
大脑在纳米级别上工作。所以研究大脑的工具也最后也必须是纳米级别的。未来真正需要的是测量更多的能力。十到十五年前,我们做不到;而现在,我们可以。
这项计划会带来什么好处?
如果不能理解测量的结果,那么测量更多的神经元又有什么意义呢?BRAIN计划的目的不仅是研发监测更多神经元的新工具,我们还想解码大脑活动。科学家与工程师组成的交叉学科网络能制造新型且功能强大的假体,治疗退行性脑病,改善教育策略,以及开发智能技术来模拟大脑卓越的能力。
对于大脑活动图谱项目来说,人类基因组计划是否值得借鉴?
这两个计划有些相同点。比如研究眼界,比如长远的目标,以及所需的资金数量。但两个项目的终点不同。人类基因组计划的目的非常明确。一旦完成了三十亿个核苷酸的测序,计划就完成了,是吧?但是于大脑活动绘图项目,如果说目标是监测一千亿个人类大脑神经元的活动,恐怕有些草率。一方面这恐怕是个永远完不成的任务;但更重要的是,我们也不清楚较小的数量的神经元是否给我们需要的深刻理解。
你的意思也包括在绘制图谱的过程中,我们甚至可能会遇到一些无法预测的问题。
确实是这样。我们不知道可以通过测量和解码一百万个神经元能学到什么。我们知道的是我们已经可以做到的事。举个例子,布朗大学的约翰·多诺霍(John Donoghue)有位病人在15年前得了中风。在刺激了不到一百个神经元后,病人就可以移动机器人的手臂喝到早咖啡。不过是一百个神经元而已。想想吧:如果约翰能刺激100000个神经元,说不定这位患者就能自己行走了!
如果可以的话,我想问个私人点的问题。您希望BRAIN能解答什么你长期以来很想知道的问题?
我不想为这个研究计划加上个人色彩。
恩,其实这就是为什么这算是个有意思的问题。
我最感兴趣的是人类思维是如何形成的。思维好像是人类独有的。我们认为其他物种也有思维能力,但是我们的思维似乎更加......全面。今天你和我坐在这里讨论这些问题,正是思维引导的结果。思维直接影响着我们如何记忆,如何学习,如何能做这么多事。但是思维的基础是什么?我觉得大脑如何进行推理是最神秘的。但我也知道每个人对于大脑活动图谱项目的重要性有自己的理解。