神經(jīng)元是大腦特殊細胞，載有很多信息。這些信息在神經(jīng)元活動(dòng)中是如何編碼的?新知識會(huì )改變大腦結構，但是如何形成的，記憶為什么在很久后還能被提取?大腦消耗身體20%氧氣，卻僅占身體2%重量。大腦基線(xiàn)活動(dòng)有怎樣意義?進(jìn)行未來(lái)模擬是大腦特性之一，我們對于這種能力還知之甚少。情緒是大腦的一種狀態(tài)，是對于外界刺激的一種簡(jiǎn)單的反應模式，它是怎么產(chǎn)生的。

　　大腦是人體最復雜也是最神秘的器官，迄今為止，人類(lèi)對于大腦是如何運作仍只是一知半解。早在上個(gè)世紀90年代，美國總統老布什就提出了“腦的十年”計劃，其后日本、歐洲等相繼跟進(jìn)，對大腦開(kāi)展了深入研究。

　　剛剛開(kāi)始第二任期的奧巴馬，將解開(kāi)大腦之謎作為美國科技發(fā)展的重點(diǎn)，并欲借此振興美國經(jīng)濟。

　　《紐約時(shí)報》稱(chēng)，奧巴馬政府醞釀的這項宏大計劃堪與人類(lèi)基因計劃相媲美，其最終目標是繪制出完整人腦活動(dòng)地圖,并全面解開(kāi)大腦之謎。

　　目標

　　既能治病又能掙錢(qián)

　　據報道，奧巴馬計劃在下個(gè)月商討政府預算草案時(shí)，正式提出這項名為BAM(大腦活動(dòng)地圖)的科研計劃。這項計劃將專(zhuān)門(mén)針對人類(lèi)大腦的思維活動(dòng)進(jìn)行研究，并盡可能繪制出完整的大腦活動(dòng)地圖。

　　該計劃的參與者將包括聯(lián)邦機構、私人基金會(huì )，以及神經(jīng)科學(xué)家和納米科學(xué)家組成的團隊。他們將共同努力，增進(jìn)人類(lèi)對人腦中近千億個(gè)神經(jīng)元的認識，更好地了解人類(lèi)的知覺(jué)、行為，并最終解開(kāi)人類(lèi)意識之謎。

　　科學(xué)家對這項計劃抱有很高期望，項目如果成功，一些與大腦相關(guān)的疾病諸如阿爾茨海默氏病、帕金森氏癥、自閉癥等,將得到準確定位，從而為尋找新的治療方法提供可能。

　　此外，繪制人腦地圖，將有可能帶來(lái)人工智能的大突破。這些都將極大地帶動(dòng)美國經(jīng)濟的發(fā)展。

　　這一計劃預計耗時(shí)十年、耗資逾30億美元。但奧巴馬認為高投入是值得的，“在人類(lèi)基因圖譜的研究中，我們每投入一美元，都獲得了140美元的回報。”他以此為例，認為BAM計劃將為美國帶來(lái)豐厚的回報。美國人類(lèi)基因計劃耗資38億美元，截至2010年，美國已獲得8000億美元回報。

　　BAM計劃最終耗資很可能不會(huì )少于人類(lèi)基因計劃，但專(zhuān)家預計，項目如果取得成功，美國從中獲得的收益將會(huì )比人類(lèi)基因計劃收益更多。不過(guò)由于當下美國財政拮據，究竟聯(lián)邦政府會(huì )批準多少撥款，尚是未知數。

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　　意義

　　解釋人類(lèi)如何思考

　　布朗大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授約翰·當納格是該計劃的一名核心成員。

　　當納格說(shuō)，“最令我感興趣和困惑不解的問(wèn)題就是大腦如何將思想轉化為行動(dòng)?對于大腦深層工作原理，我們仍然了解得不深。”

　　如果將大腦比作一個(gè)城市，那么目前的技術(shù)，只能使我們看到這個(gè)城市的大概輪廓，卻無(wú)法了解里面發(fā)生了什么。BAM就是為我們的大腦之旅繪制一幅導航的地圖，每一種想法從何而來(lái)，如何轉化為行動(dòng)，都將在地圖上標明。

　　大腦中有近1000億個(gè)神經(jīng)元，受到外界刺激時(shí)，每一個(gè)神經(jīng)元都會(huì )傳達電力“沖動(dòng)”，巨大的神經(jīng)元組織也會(huì )有意識或無(wú)意識地做出反應。

　　哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授拉斐爾·尤思蒂對此解釋道，該計劃最終繪制的并非是靜態(tài)地圖，而更像是一個(gè)高分辨率的視頻。通過(guò)這幅動(dòng)態(tài)圖，單個(gè)的神經(jīng)元受到刺激時(shí)做出什么反應，和其他神經(jīng)元怎樣互動(dòng)，最終這些是如何轉變?yōu)橄敕?、感情乃至最后的行?dòng)，都可以觀(guān)察得一清二楚。

　　BAM計劃的另一個(gè)重要意義，是整合現有的分散研究。中科院神經(jīng)科學(xué)研究所助理研究員潘璟偉對記者表示，“(我估計)世界上有幾萬(wàn)個(gè)實(shí)驗室在做這種類(lèi)型的研究，每個(gè)實(shí)驗室只能研究某個(gè)腦區的數個(gè)環(huán)路，但BAM計劃將把這些研究整合起來(lái)。”

　　潘璟偉解釋說(shuō)，“就像每個(gè)人拿著(zhù)幾塊拼圖，但卻不知道別人的拼圖是什么樣子的，更不知道拼好的圖是什么樣子。而這個(gè)項目，其實(shí)是在整合科研資源，最終拼好整個(gè)"地圖"。”

　　行動(dòng)

　　啟動(dòng)人腦連接組計劃

　　其實(shí)，美國在2010年就啟動(dòng)了一個(gè)“人腦連接組計劃”，美國國家衛生研究院出資3850萬(wàn)美元，華盛頓大學(xué)等4所大學(xué)接下了這個(gè)艱巨任務(wù)。“人腦連接組計劃”繪制出不同大腦區域之間的主線(xiàn)路圖，然后揭示這些連接在個(gè)體間的差異，“腦活動(dòng)繪圖”計劃就是在這個(gè)基礎上發(fā)展的。

　　“人腦連接組計劃”旨在通過(guò)掃描1200名健康成年人其中包括300對雙胞胎的大腦，比較他們大腦各區域神經(jīng)連接的不同，以及如何由此導致認知和行為方面的個(gè)體差異，最終描繪出人類(lèi)大腦的所有神經(jīng)連接情況。

　　質(zhì)疑

　　耗資大遭科學(xué)家反對

　　中科院神經(jīng)科學(xué)研究所助理研究員潘璟偉認為，美國人腦地圖這個(gè)項目就很像人類(lèi)基因組計劃或者大型強子對撞機項目，在腦科學(xué)領(lǐng)域是絕無(wú)僅有的。

　　雖然意義重大，不過(guò)BAM計劃也遭到一些科學(xué)家們的反對。他們認為，政府不應該在單獨一個(gè)項目上投入重資，更何況該項目還缺乏明確目標。

　　同時(shí)，一些科學(xué)家表示，與繪制基因圖譜相比，繪制大腦活動(dòng)圖挑戰要大得多。

　　對于質(zhì)疑，自稱(chēng)參與大腦計劃的拉爾夫·J·格林斯潘博士回應說(shuō)，“不同之處在于，后者本質(zhì)上是一個(gè)更為復雜的問(wèn)題，說(shuō)明基因組計劃的目標非常容易。但對于這個(gè)項目，我們的問(wèn)題更難也更有趣：整個(gè)大腦的活動(dòng)模式是怎樣的，這些活動(dòng)最終如何驅使人做出行動(dòng)?”

　　現狀

　　已繪出鼠腦圖譜

　　2006年科學(xué)家繪制出了老鼠大腦2.1萬(wàn)個(gè)基因的三維圖，雖然使用鼠腦有很多缺陷，但由于老鼠和人類(lèi)的基因組90%相似，所以仍然對人類(lèi)大腦研究提供了重要資源。

　　研究中一個(gè)重要發(fā)現是，老鼠80%的基因都在大腦中得到表達，這遠遠超出人們此前的估計。研究成果完成后免費放到了網(wǎng)上，網(wǎng)站點(diǎn)擊量每個(gè)月超過(guò)400萬(wàn)次，每天有約250位科學(xué)家使用他們的研究成果。

（實(shí)習編輯：潘熾彬）