歐洲人腦計劃：志在先聲奪人

張文韜/編譯

●歐洲啟動的大科學項目“人腦計劃”主要是以模擬人類大腦功能之研究目的，不管它最終能否實現這一目標，這一計劃都將為神經科學研究提供更多的幫助。

從大型計算到成像技術，技術的日新月異使得我們可以想象，總有一天我們將了解人體最復雜的器官——大腦——是如何工作的。

當然，這一天還很遙遠，但科學家在宣稱那一天即將來臨的時候，再也不是癡人說夢。轉折點的出現是以2013年兩個獨立的大型腦研究計劃啟動為標志：歐盟的“人腦計劃”（HBP）和美國總統奧巴馬提出的 “使用先進神經技術的大腦研究計劃”（BRAIN），即使這兩項計劃最終未能達到其設置的目標，但其發出的信號說明了科學家對攻克人體最復雜器官充滿了自信。

攻關：十年磨一劍

目前，這兩項計劃還不能相提并論。BRAIN尚處在發展的早期階段，迄今只承諾投入少量新的資金，而推動這項計劃的神經生物學家團隊，希望BRAIN最終能達到一個耗資10億美元的項目，旨在測量人類大腦中每個神經元的活動。然而，一開始他們的這一目標就被潑了冷水，部分科學家認為這在科學上是不適當的，而且這一項目也難與“阿波羅登月”計劃相媲美。因此，該計劃很難在政治上得到支持，而政治支持是大型項目所必需的。

人腦計劃情況則正好相反，其總部設在瑞士洛桑（不久將遷往日內瓦），有135個研究機構承擔著各自的分工，其目標是傳奇式的，就如同月球登陸那般：10年內在電腦中完成人腦模擬。項目負責人承諾，在項目初期的30個月內提供7 200萬歐元資金 （2013年10月已經發放到各個實驗室）。人腦計劃擁有10年的詳細路線圖，每一階段都有明確的里程碑。

人腦計劃最終會實現其倡議者最大的愿望嗎？很多人仍心存疑慮，認為我們對大腦的工作機制了解得太少，以至于難以達到倡議者設定的目標。然而，從2010年首次提出這一想法起，隨著時間的推移，一些人相信這種可能性在增加，研究范圍或已趨成熟。最初的設想是自下而上，即把實驗數據（包括電生理學、解剖學和細胞學等數據）輸入超級計算機，不需要構想或模擬神經元回路如何自組裝。而現在，自上而下的元素已經被引人。

自下而上的數據輸入——主要是對老鼠的研究——仍然是核心部分，這些數據在模擬大腦過程中是如何被處理的，將由人腦計劃的15個子項目之一，即高層次人類認知架構的研究結果進行引導，包括將產生用于動物和人類的數據、描述大腦如何進行認知工作的，如處理那些涉及空間、時間和數字等信息。例如，在一個主要的項目研究中，將選定大約10個研究對象，并在長達10年時間內反復進行研究。與此同時，他們的“參考大腦”將由一系列非侵入性技術監測，如功能磁共振成像和腦電圖，以此研究在特定任務中相關神經回路是如何組裝的。詳細的自下而上的數據必須與這種廣泛的架構配合。

另一個子項目神經機器人學，將為模擬機器人提供“機體”，以便測試在“機體”中模擬的大腦模型是否真的引起預期的行為。

未知：或舉步維艱

用超級計算機實時模擬大腦已被證明過于緩慢，其他子項目為此將專注于開發運算速度更快的超級計算機以及神經形態學計算，后者理論上可以模擬比大腦活動量級更高的計算。當然，這要同時面對神經信息學、醫學信息學和醫學倫理的挑戰。

人腦計劃最終可能無法達到其設定的目標，至少，在所需的復雜性上難與真正的大腦相匹敵。因此，該計劃是一個高風險的舉措，或舉步維艱，或難以繼續，或風險被分攤到每個子項目上。

然而，在某種程度上，人腦計劃必然會達到歐盟委員會的最初目標。2010年，歐盟委員會為推動信息和通信技術的發展，準備花費10年時間、耗資數10億歐元征集科研旗艦項目時，人腦計劃是兩個入選項目之一。在日趨老齡化的社會，大腦功能紊亂的相關性研究是非常引人關注的，這是其入選旗艦項目的最大優勢，同時也說明其不同尋常的跨學科性。

未來十年，人腦計劃預計將吸引超過10億歐元的經費，其中一半將來自歐盟委員會，另一半來自各參與組織。其中，大部分合作機構分布在歐洲，但以色列、日本和美國的部分機構也參與其中。全球的努力可以更快地贏得這場“大腦戰役”的勝利，很多人因此會被人腦計劃這一系統化的管理方法所吸引。

在未取得成功之前，不要對大科學團隊項目過分樂觀。請記住，理解大腦工作機制的重大突破，將會不斷從個別研究者的實驗室涌現。而邁向充分認識大腦的旅程將是漫長和不確定的，屆時，會有充足的時間提供給這些英雄主義者表演的平臺。