神經(jīng)元是大腦特殊細(xì)胞，載有很多信息。這些信息在神經(jīng)元活動中是如何編碼的?新知識會改變大腦結(jié)構(gòu)，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。大腦基線活動有怎樣意義?進(jìn)行未來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單的反應(yīng)模式，它是怎么產(chǎn)生的。

　　大腦是人體最復(fù)雜也是最神秘的器官，迄今為止，人類對于大腦是如何運(yùn)作仍只是一知半解。早在上個世紀(jì)90年代，美國總統(tǒng)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)，對大腦開展了深入研究。

　　剛剛開始第二任期的奧巴馬，將解開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(jì)。

　　《紐約時報》稱，奧巴馬政府醞釀的這項(xiàng)宏大計劃堪與人類基因計劃相媲美，其最終目標(biāo)是繪制出完整人腦活動地圖,并全面解開大腦之謎。

　　目標(biāo)

　　既能治病又能掙錢

　　據(jù)報道，奧巴馬計劃在下個月商討政府預(yù)算草案時，正式提出這項(xiàng)名為BAM(大腦活動地圖)的科研計劃。這項(xiàng)計劃將專門針對人類大腦的思維活動進(jìn)行研究，并盡可能繪制出完整的大腦活動地圖。

　　該計劃的參與者將包括聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、私人基金會，以及神經(jīng)科學(xué)家和納米科學(xué)家組成的團(tuán)隊。他們將共同努力，增進(jìn)人類對人腦中近千億個神經(jīng)元的認(rèn)識，更好地了解人類的知覺、行為，并最終解開人類意識之謎。

　　科學(xué)家對這項(xiàng)計劃抱有很高期望，項(xiàng)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(zhǔn)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，將有可能帶來人工智能的大突破。這些都將極大地帶動美國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　這一計劃預(yù)計耗時十年、耗資逾30億美元。但奧巴馬認(rèn)為高投入是值得的，“在人類基因圖譜的研究中，我們每投入一美元，都獲得了140美元的回報。”他以此為例，認(rèn)為BAM計劃將為美國帶來豐厚的回報。美國人類基因計劃耗資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少于人類基因計劃，但專家預(yù)計，項(xiàng)目如果取得成功，美國從中獲得的收益將會比人類基因計劃收益更多。不過由于當(dāng)下美國財政拮據(jù)，究竟聯(lián)邦政府會批準(zhǔn)多少撥款，尚是未知數(shù)。

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　　意義

　　解釋人類如何思考

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

　　當(dāng)納格說，“最令我感興趣和困惑不解的問題就是大腦如何將思想轉(zhuǎn)化為行動?對于大腦深層工作原理，我們?nèi)匀涣私獾貌簧睢?rdquo;

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

　　大腦中有近1000億個神經(jīng)元，受到外界刺激時，每一個神經(jīng)元都會傳達(dá)電力“沖動”，巨大的神經(jīng)元組織也會有意識或無意識地做出反應(yīng)。

　　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，而更像是一個高分辨率的視頻。通過這幅動態(tài)圖，單個的神經(jīng)元受到刺激時做出什么反應(yīng)，和其他神經(jīng)元怎樣互動，最終這些是如何轉(zhuǎn)變?yōu)橄敕ā⒏星槟酥磷詈蟮男袆?，都可以觀察得一清二楚。

　　BAM計劃的另一個重要意義，是整合現(xiàn)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)世界上有幾萬個實(shí)驗(yàn)室在做這種類型的研究，每個實(shí)驗(yàn)室只能研究某個腦區(qū)的數(shù)個環(huán)路，但BAM計劃將把這些研究整合起來。”

　　潘璟偉解釋說，“就像每個人拿著幾塊拼圖，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。而這個項(xiàng)目，其實(shí)是在整合科研資源，最終拼好整個"地圖"。”

　　行動

　　啟動人腦連接組計劃

　　其實(shí)，美國在2010年就啟動了一個“人腦連接組計劃”，美國國家衛(wèi)生研究院出資3850萬美元，華盛頓大學(xué)等4所大學(xué)接下了這個艱巨任務(wù)。“人腦連接組計劃”繪制出不同大腦區(qū)域之間的主線路圖，然后揭示這些連接在個體間的差異，“腦活動繪圖”計劃就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展的。

　　“人腦連接組計劃”旨在通過掃描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(qū)域神經(jīng)連接的不同，以及如何由此導(dǎo)致認(rèn)知和行為方面的個體差異，最終描繪出人類大腦的所有神經(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(rèn)為，美國人腦地圖這個項(xiàng)目就很像人類基因組計劃或者大型強(qiáng)子對撞機(jī)項(xiàng)目，在腦科學(xué)領(lǐng)域是絕無僅有的。

　　雖然意義重大，不過BAM計劃也遭到一些科學(xué)家們的反對。他們認(rèn)為，政府不應(yīng)該在單獨(dú)一個項(xiàng)目上投入重資，更何況該項(xiàng)目還缺乏明確目標(biāo)。

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

　　對于質(zhì)疑，自稱參與大腦計劃的拉爾夫·J·格林斯潘博士回應(yīng)說，“不同之處在于，后者本質(zhì)上是一個更為復(fù)雜的問題，說明基因組計劃的目標(biāo)非常容易。但對于這個項(xiàng)目，我們的問題更難也更有趣：整個大腦的活動模式是怎樣的，這些活動最終如何驅(qū)使人做出行動?”

　　現(xiàn)狀

　　已繪出鼠腦圖譜

　　2006年科學(xué)家繪制出了老鼠大腦2.1萬個基因的三維圖，雖然使用鼠腦有很多缺陷，但由于老鼠和人類的基因組90%相似，所以仍然對人類大腦研究提供了重要資源。

　　研究中一個重要發(fā)現(xiàn)是，老鼠80%的基因都在大腦中得到表達(dá)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們此前的估計。研究成果完成后免費(fèi)放到了網(wǎng)上，網(wǎng)站點(diǎn)擊量每個月超過400萬次，每天有約250位科學(xué)家使用他們的研究成果。

（實(shí)習(xí)編輯：潘熾彬）