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世界各国脑科学计划

  脑科学技术研究是21世纪人类所面临的重大挑战。理解脑的工作机制,进而揭示人类智能的形成和运作原理,对人脑认知功能开发、模拟和保护,决定未来人口素质,抢占国际竞争的技术制高点具有重要意义。科技发达国家和国际组织早已充分认识到脑科学研究的重要性,在既有的脑科学研究支持外相继启动了各自有所侧重的脑科学计划。
  下面,小编来简要介绍一些发达国家正在或酝酿实施的脑科学计划。
  美国创新性神经技术大脑研究计划(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative)
  2013年4月2日,美国时任总统奥巴马宣布启动“创新性神经技术大脑研究”计划,旨在绘制出显示脑细胞和复杂神经回路快速相互作用的脑部动态图像,研究大脑功能和行为的复杂联系,了解大脑对大量信息的记录、处理、应用、存储和检索的过程,改变人类对大脑的认识。最终目的是产生对脑功能障碍的认识,帮助研究人员找到治疗、治愈甚至防止老年痴呆症、创伤性脑损伤等脑部疾病的新方法。
  图1 美国BRAIN计划资金支持逐年递增(Martin Christopher L, Chun M. 2016. The BRAIN Initiative: Building, Strengthening, and Sustaining. Neuron 92:570-573.)
欧盟人类脑计划(Human Brain Project)
  2013年欧盟推出了由15个欧洲国家参与、预期10年的“人类脑计划”。欧盟人类脑计划的目标是开发信息和通信技术平台,致力于神经信息学、大脑模拟、高性能计算、医学信息学、神经形态的计算和神经机器人研究。侧重于通过超级计算机技术来模拟脑功能,以实现人工智能。
  欧盟人脑计划分为三个重要阶段,分别是2013年10月至2016年3月的“快速启动”阶段,2016年4月至2018年8月的“运作阶段”,以及最后3年的“稳定阶段”。
  图2 人脑研究不同尺度的各种技术手段(Amunts K et al. 2016. The Human Brain Project: Creating a European Research Infrastructure to Decode the Human Brain. Neuron 92:574-581.)
  日本大脑研究计划(Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies, Brain/MINDS)
  2014年由日本科学家发起的神经科学研究计划。该项目将在10年内受到日本教育部、文化部以及日本医学研究与发展委员会共400亿日元(约合3.65亿美元)的资助。
Brain/MINDS由日本47家研究单位的65个实验室组成,旨在通过融合灵长类模式动物(狨猴)多种神经技术的研究,弥补曾经利用啮齿类动物研究人类神经生理机制的缺陷,并且建立狨猴脑发育以及疾病发生的动物模型。
  图3 转基因的绒猴模型(Okano H et al. 2016. Brain/MINDS: A Japanese National Brain Project for Marmoset Neuroscience. Neuron 92:582-590.)
澳大利亚脑计划(Australian Brain Initiative)
  2016年2月澳大利亚脑联盟正式成立,集合了澳大利亚国内包括澳大利亚神经科学学会和澳大利亚心理学会在内的神经科学和行为科学的研究团体的科学家们,为超过28个成员组织的脑研究项目提供支持。该计划主要的路线包括:
  (1)健康:通过揭示神经精神疾病的脑异常机制发展新的治疗手段;
  (2)教育:通过编码神经环路和脑网络的认知功能来帮助提高脑力成长;
  (3)新工业:通过促进工业合作者和脑研究的结合研发新的药物、医疗设备并发展可穿戴技术。
  图4 澳大利亚脑计划结构示意图(Richards Linda R et al. 2016. Australian Brain Alliance. Neuron 92:597-600.)
加拿大脑计划(Brain Canada)
  该项目最早于20年前由一个商业和科学组织来资助,目标是改变加拿大的脑研究现状。该计划的三个基本原则:
  (1)核心脑原则:从复杂系统的角度研究脑的观念,为理解健康人和病人脑提供支持;
  (2)合作原则:“核心脑”方法强调通过训练和体系来提高合作的重要性;
  (3)核心社区原则:通过增加资金规模来强化加拿大脑研究社群。
  图5 加拿大脑计划的资金投入(Jabalpurwala I. 2016. Brain Canada: One Brain One Community. Neuron 92:601-606.)
韩国脑计划(Korea Brain Initiative)
  该计划的核心是破译大脑的功能和机制,调节作为决策基础的大脑功能的整合和控制机制。该计划还包括开发用于集成脑成像的新技术和工具。韩国脑科学研发工作集中在四个核心领域:
  (1)在多个尺度构建大脑图谱;
  (2)开发用于脑测绘的创新神经技术;
  (3)加强人工智能相关研发;
  (4)开发神经系统疾病的个性化医疗。
  图6 韩国脑计划实施策略(Jeong S-J et al. 2016. Korea Brain Initiative: Integration and Control of Brain Functions. Neuron 92:607-611.)
中国脑计划(China Brain Project)
  中国脑计划已酝酿多年,中国科学技术部与中国自然科学基金会组织的许多战略会议上的讨论已经达成共识,认识到人类认知的神经基础是神经科学的普遍目标,应作为中国脑计划的核心问题。
  中国脑计划制定为15年计划(2016-2030年),前五年与中国“十三五”国民经济和社会发展规划纲要相吻合,将面向世界智能科技前沿和“健康中国2030”的战略需要,发展我国脑科学、类脑技术,从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向展开研究,逐步形成以脑认知功能的解析和技术平台为一体,以认知障碍相关重大脑疾病诊治和类脑计算与脑机智能技术为两翼的“一体两翼”研究布局。
  图7 中国脑计划研究布局(Poo M-m et al. 2016. China Brain Project: Basic Neuroscience, Brain Diseases, and Brain-Inspired Computing. Neuron 92:591-596.)


脑科学,世界各国 2017-05-05 11:35:14 阅读:

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