美國「腦計劃」對中國的借鑒意義

&nbsp2013年4月，美國宣布啟動「腦計劃」。幾乎在同時，歐盟宣布「人腦工程」。隨後，日本和其他國家相繼啟動了自己的腦計劃。一時間，世界各國開始了一場「腦科技」競賽。在此大背景下，「腦計劃」也將呼之欲出。回顧美國「腦計劃」的起因和現狀，特別是不久前召開的美國「腦計劃」第三次年會新信息，對「腦計劃」有著重要的借鑒意義。

美國「腦計劃」起因與發展

美國「腦計劃」有個奇葩的起始，是在科技界紛亂的反對聲中才找到「方向」的。2012年初，白宮總統科技政策辦公室希望，基因組學、腦科學、合成生物學和納米技術等方面的科學家提一個類似人類基因組計劃那樣的腦科學計劃。經過一番醞釀，這些人提出了名為大腦活動圖譜繪製（Brain Activity Mapping，BAM）的計劃，即通過記錄各種腦活動中涉及的每一個神經元的每個動作，繪製出第一幅囊括大腦所有活動的詳圖，其最終的應用包括通過直接改變神經迴路中的電活動來改變人腦功能和治療腦疾病。同年4月，歐巴馬在國情咨文中宣布要啟動該計劃。這即刻在美國科技界引起軒然大波。

在眾多科學家的反對聲中，意見主要集中在兩點：一是計劃在設計BAM的過程中，沒有經過廣大科學家們的深入討論，計劃到底是不是可行，有多大意義，還值得商榷；二是白宮科技政策辦公室可以決定要不要做並制定政策或提出法案，但不應該決定要做什麼、怎麼做，或者參與管理具體科學項目的實施。其中，反對最強烈的是一位做線蟲研究的著名女遺傳學家、洛克菲勒大學科林・巴格曼教授。

面對批評，歐巴馬點名任命美國國立健康研究院（NIH）院長柯林斯作為領導，組織協調腦計劃，吸收平衡各方意見。此人曾領導美國的人類基因組計劃，得到了科學家們的認可和各界的賞識。於是，柯林斯組織了由NIH牽頭，能源部、自然科學基金會和國防部等部門共同參與的大型美國「腦計劃」。一開始他就做了一件非常出色的工作，成立了一個由有全局觀念和戰略眼光，有公心的著名腦科學家組成的專家委員會。他認為，腦計劃要做什麼、如何做，要由科學家們討論得出，不能由政府部門制定。在組織了專家委員會之後，他任命了兩個科學家做共同主席，一個是德高望重的靈長類認知研究專家、斯坦福大學教授比爾・紐森；另一個就是對BAM提出尖銳批評的巴格曼教授。這是一個非常有趣的美國式化解意見方式：你的意見最大，就讓你來做主席，參與和主持整個工作的進行。紐森和巴格曼作為共同主席，邀請了20多位世界公認的腦科學不同領域的學術領袖參加專業委員會。

為了避嫌，專家委員會成員本人不能申請「腦計劃」的基金。委員會還特別提出一個非常創新的組織研討方法：每次會前先確定一個主題，廣泛徵集神經科學界對該主題的意見；開會時網上直播整個過程，全美國的科學家們可以看到委員會成員對每個主題的討論；各地的科學家們還可進行網上互動，提出問題、看法和意見；會後又有書面提意見的機會。經過十幾輪這樣的討論，最後形成了美國「腦計劃」的定位、方向、目標以及時間表，並將整個計劃向全社會公布。

特別是，經過反覆的討論，專家委員會決定放棄之前提出的繪製大腦活動圖譜的計劃。他們認為，在腦科學中還沒有一個像「全基因組測序」那樣具有明確終點的大科學問題。而在有限的可預見的時間內完成「腦活動中涉及的每個神經元的每個動作」的記錄，從技術上看是非常不切實際的。因此，「腦計劃」決定以技術開發為主導，更名為 「BRAIN」，即「推進創新神經技術腦研究計劃」。該計劃將大致遵循先開發新技術、新工具和新方法，再實現從神經元普查、大腦工作動態圖像、腦病治療、人腦研究網路等七大目標。

美國腦科研最新進展和成果

&nbsp2016年底召開的美國「腦計劃」第三次年會，讓人印象最深的是休斯研究所的斯沃博達教授的發言。他所在的Janelian Farm研究所，展示了美國「腦計劃」的最新成果的幾大鮮明特點：比較注重神經技術的開發；擅長「任務導向型」研究；引進了物理和工程方面專家，提倡學科交叉；經常做一些多學科協同作戰的技術課題等。

斯沃博達還提出一個觀點：對新技術新方法的研究，不應該拿發表文章的數量和影響因子來衡量，而應看重技術的應用推廣範圍和速度。為此，所里建立起一套新的神經科學技術科研方式，研究者可以組織所內甚至所外的不同領域科學家，形成臨時團隊，設立非常具體的目標，開發完成後，團隊立刻解散。開發的新技術不能只給自己用，必須要立刻傳播給全世界各地，讓大家免費使用。開發成功后，團隊成員報酬豐厚，但是評價技術的標準只有一個：技術是否被快速而廣泛地應用。

實際上，三年以來美國的「腦計劃」已經初見成效，在記錄技術、刺激技術、分析技術，以及各種技術在腦功能和行為應用四大方面更是成果豐碩。

對腦計劃的借鑒意義

首先，注重技術開發是「腦計劃」需要借鑒的一個重要方面。從歷史上來看，一個顛覆性新技術出現時，會推動神經科學的一個大的進步。以往是單個技術開花結果，現在是很多技術加在一起有可能使腦科學研究具有前所未有的爆發性發展，使我們更深一步認識高級腦功能，解釋行為，也給腦疾病的診斷和治療帶來跨越式的進步。

第二，設計新的鼓勵機制和評價標準促進跨學科的合作尤為重要。跨界和學科交叉是美國「腦計劃」的一大特點。很多之前不做腦研究的化學家、物理學家、工程師，被美國「腦計劃」吸收，與神經科學家合作，他們從全新的角度，用過去幾十年都無法想象的方法手段，從多個層次展示了腦的奧秘。這種學科交叉和跨界合作帶來的創造力令人振奮。

第三，以目標或任務導向定課題和項目值得借鑒。這種做法在美國「腦計劃」中呈現出越來越多的不凡表現。目前，美國科研團隊正在做鼠的大腦中所有抑制性神經元的形態、電生理、單細胞基因表達譜等研究。這類任務導向性的工作需要較大團隊的協作，要運用現代化的項目管理方式，要求有明確而可衡量的目標，緊扣主題而可實現的計劃，以及明確的方法和進程時間表。在的「腦計劃」中，可以考慮一部分「任務導向性」課題，譬如人老年痴呆症大腦中單個神經元基因表達譜，以及靈長類皮層連接圖等。

第四，由科學家而不是政府官員或科技管理人員來定方向，是腦科學計劃非常需要學習的做法。在科研管理上已有長足的進步，但只是在課題已經決定要做，大家申請的時候。在如何立項，如何管理，這些就非常欠缺，早期的諮詢不夠。如何組織由具全局觀念和公心的、有國際學術地位而又還在科研一線工作的戰略科學家組成的專家委員會；如何讓廣大科學家通過深入討論來決定做什麼、怎麼做；如何來考核評價腦科學計劃的成果，這些都是需要深入思考的。建議多聘請國外的已經參與美國「腦計劃」的科學家，進行諮詢和建議。

第五，需要利用自身資源和新技術來規劃特色的腦科研計劃。長期以來，靈長類研究進展不大，其中很大一個原因是技術不夠。具有豐富的靈長類資源。也許可以利用美國「腦計劃」所開發的新技術來研究靈長類腦的連接、發育、電活動以及高級腦認知行為，為世界腦科學做出獨特的貢獻。

此外，當下蓬勃發展的新技術可以引入「腦計劃」。比如說，將互聯網、大數據、人工智慧，增強現實、虛擬現實等新技術，應用到腦科學研究中去。也許這樣的結合，能夠走出一條具有特色的腦科學研究。

（作者系清華大學教授、「知識分子」微信公眾號主編）