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两“脑”在互鉴中融合发展 罗建红委员:脑科学研究的突破在于系统整合

2021-03-10 17:07:01来源:科技日报

“目前,我们已经知道了孤独症主要是由复杂的遗传变异引起的,涉及百十个基因,这都得益于过去十多年新一代基因测序的快速进展。接下来的主要方向就是弄清这么多不同基因的变化,为什么会导致孤独症同样的社交行为缺陷等症状。”

说起自己熟悉的研究领域,全国政协委员、国家卫健委医学神经生物学重点实验室主任、浙江大学基础医学创新研究院院长罗建红娓娓道来。他乐观地表示,未来10年,针对遗传发育病理机制的孤独症新疗法有望能取得突破。

在罗建红看来,“十四五”期间,是我国脑科学研究的关键时间点。我国脑科学研究在各类科技项目的支持下,经过20多年的积累,对基础神经科学若干领域的研究已经非常深入,很多创新技术和手段也比较成熟,现阶段已到了系统整合解决脑科学重大问题的关键时间节点。

系统整合期待突破

“中国脑计划是一个长期的规划,像科技创新2030—‘脑科学与类脑研究’重大项目都是对未来十年做的规划。”罗建红介绍,20世纪90年代,因为分子和细胞技术的发展,从脑重要蛋白质入手解析神经元功能迎来了黄金时期。同时还发展出许多基于分子和细胞的新技术,如光遗传学操纵神经元功能等,使得进入21世纪以来,神经科学可以在更精深层面上重新聚焦在神经环路、系统和行为水平的研究。

“中国脑计划一体两翼的布局中,‘一体’强调的是对大脑本身的认识,特别是对神经系统运作的认识。”罗建红说,在神经环路运作机制这个关键方向上,我们已经可以深入到单个特定的神经元及其连接,研究其是如何参与行为及调节的,并通过操纵建立因果联系。

“两翼”中的一翼是脑疾病的研究,通过非侵入性技术的应用,使我们对神经精神疾病有了更深入的认识,包括老年痴呆症、抑郁症等。由此,为基于疾病动物模型的病理机制研究提供了关键问题,利用综合技术研究病理机制又为新药靶发现和新疗法研发提供极大的机遇。

“可以说,‘十四五’规划中启动未来10年的脑科学研究,是在前20年研究基础上的新征程。其特征将是在跨学科理论框架的引导下,整合不同组织层面的研究技术,系统回答神经科学各领域的关键科学问题。”罗建红认为。

两“脑”在互鉴中融合发展

随着对大脑认识的深入,也促进了另“一翼”——类脑科学的发展。

“从计算机诞生那天起,就有人把它和人脑的运作方式进行比较。”罗建红说,它们的共同特点是处理信息,同时又各有其独到的地方。

“通过了解人脑的运作方式,为计算机设计打开了新的窗口,是类脑科学的出发点。”罗建红认为,目前这个领域已经到了两“脑”相互借鉴的阶段。

计算机中的一些人工智能的算法、理论模型,可能就是生物脑神经运作已经实现了的算法。更深入认识进化数亿年人脑的运作规律,会为计算机和人工智能开辟新天地。对人脑研究来说,借鉴计算机的数理原理,也将提供理解神经元编码处理信息规则的重要工具。

此外,未来10年,脑机接口的应用也值得期待。一方面,脑机接口技术可以直接从人脑里提取信息,来完成各种各样的从简单到复杂的对外部设备操控。另一方面,通过反馈信息输入形成闭环反馈,可以用来调控和改善人脑的功能。(记者 陈曦)

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