脑科学以阐明脑和神经系统的工作原理和机制为目标，被认为是自然科学的“最后疆域”。

美国政府2013年提出“推进创新神经技术脑研究计划”（简称“脑计划”），目标包括探索人类大脑工作机制、开发大脑不治之症的疗法等。这一计划的宏大，被认为可与人类基因组计划相媲美。

近年来，美国“脑计划”新项目新成果频现

科技日报8月16日刊发文章称，近日，圣路易斯华盛顿大学研究人员绘制出了迄今最全面、最精确的人类大脑图谱，其中97个人类大脑皮层区域属于首次公布，这也成为美国国家卫生研究院（NIH）资助项目的最新成果。

美国国家卫生研究院（NIH）是“脑计划”项目中最重要的联邦机构，其下属的10余个研究机构都参与了该计划。

2013年9月，NIH“脑计划”工作组提出了2014财年的9个资助领域，包括：统计大脑细胞类型，创建大脑结构图谱，开发大规模神经网络记录技术，开发操作神经回路的合适工具，了解神经细胞与个体行为间的联系，整合理论、模型、统计数据以及计算能力以运用于神经科学实验，描述人类大脑成像技术机制，建立科研用人类数据收集机制以及进行大脑相关知识传播与培训，从而正式启动了其“脑计划”研究步伐。

人类大脑有1000亿个神经元和100万个神经连接

3年来，NIH成果颇丰。2014年4月，NIH与北卡罗来纳大学医学院合作，找到一种通过控制实验动物大脑神经回路、较准确操控其行为的方式，这一成果被美国媒体称为“脑计划”启动以来第一个重要成就。

今年5月，NIH研究人员与马里兰大学等机构研究人员合作，针对小鼠研究发现，氯胺酮（一种精神类药物）的抗抑郁效果源于服用后产生的一种代谢物，而这种代谢物不仅可快速抗抑郁，还不会产生麻醉或成瘾等副作用。

据悉，在2016财年，NIH向“脑计划”项目的投资高达1.35亿美元。

美国联邦部门主导，非联邦部门共同参与

2013年，美国总统奥巴马雄心勃勃地公布这一宏伟计划，称“通过10年努力绘制出完整的人脑活动图”，并认为这将不仅具有科研和医学意义，还将产生巨大的经济社会影响，具有改善全球数十亿人生活的潜力。

白宫不仅对这项计划寄予厚望，也给予了巨大支持。在美国联邦政府2017年财年预算中，“脑计划”的预算增至4.34亿美元，与2016财年相比增幅近45%，更是2014财年的4倍多。

除了政府拨款，美国各界也在为这项计划提供支持。美国著名商界人士桑迪·韦夫和夫人今年4月26日宣布为“脑计划”捐出1.85亿美元。这也成为脑科学领域史上最大的一笔捐款。

参与“脑计划”的联邦政府部门除了NIH外，还有美国科学基金会（NSF）、国防部高级研究计划局（DPRPA）、美国食品与药品管理局（FDA)、美国情报高级研究计划署（IARPA）等机构。这些机构都设置了相应的研究项目，配合“脑计划”的执行。如NSF2016年计划对“脑计划”项目投入7200万美元。NSF今年2月提出，要加强神经科学领域研究基础设施建设，将设立“国家大脑观测站”。最近，NSF还推出了“下一代神经科学网络（NeuroNex）”项目，旨在加强对神经科学和认知科学的理解。

除过联邦政府机构之外，参与“脑计划”的还有包括基金会、研究院以及各大学校等研究机构在内的非联邦部门，他们也成为这一计划的最重要的执行力量。

据科技日报报道，目前，“脑计划”的合作伙伴中有5家基金会、两家研究所、7所大学和10余家企业。近两年他们在研究中也取得了许多成果，在脑科学领域的研发实力处于世界顶尖行列。

在美国多所大学设立脑科学研究所的科维理基金会，近两年来，在“脑计划”框架下也不断取得新的研究成果。同时，该基金会还在2015年10月，宣布投入超过1亿美元，组建3个新的脑科学研究所，进行相关脑科学研究。

另外，今年早些时候，同样作为脑计划重要的推动者的艾伦脑科学研究所，创建了细胞类型数据库，收录240种细胞的位点、形状、电信号等数据，并绘制出详细的三维结构图。7月，艾伦脑科学研究所还正式推出“艾伦大脑观测站”，公布了该所关于小鼠视觉皮层神经活动研究的数据集，供公开研究利用，这将有助于科学家理解人类大脑并为其建立模型。

除此之外，在美国还有如霍华德休斯医学研究院、卡内基梅隆大学等机构，同样在近两年的脑科学研究中取得进展。

未来“脑计划”研究难度不小

目前，全球脑科学的主要研究方向包括：阐明神经元特殊的细胞和分子生物学特征；揭示神经元之间各种不同的连接方式；鉴别神经元间的差异；了解神经元如何产生、传导信号及这些信号如何改变靶细胞的活动；阐明神经系统疾患的病因、机制；探索新的治疗手段等。

科学界此前对大脑工作机制的认知几乎是空白的，其技术难度不言而喻。科学家承认，一个多世纪以来对大脑的探索才刚刚触及这个巨大科学挑战的表层。比如，动物研究的当前最高水平是可同时从约1000个神经元中取样，但人脑有850亿到1000亿个神经元。破解它们共同包含的巨大奥秘，看起来像“不可能完成的任务”。

与人类基因组计划相比，神经学研究方式充满个性，这成为“脑计划”的一大挑战，增加了“脑计划”研究的难度。“脑计划”研究的有近千亿个神经元、复杂无比的连接组以及神秘的智力之谜，可以说现在对人类大脑的探索也才刚刚起步。

延伸阅读：

揭秘中国“脑计划”

面对激烈的国际竞争，中国脑科学家早在2013年就开始酝酿中国的“脑计划”，不断取得进展，我国也已将脑科学和类脑研究列入“十三五”规划中的国家重大科技项目。

中国科学院外籍院士、美国国家科学院院士蒲慕明曾将脑科学和类脑智能研究成为“兵家必争之地”。

同时作为中科院上海神经科学研究所所长的他，还曾多年担任美国加利福尼亚大学伯克利分校杰出讲座教授和神经生物学部主任，他在接受新华社记者专访时表示，“在重要的基础和应用前沿领域，中国必须占有一席之地。”身处中美两国学术前沿，他清晰感受到各国政府和学界在脑科学和类脑智能领域的竞赛。

蒲慕明

从各国已启动的脑计划来看：美国侧重于研发新型脑研究技术；欧盟主攻以超级计算机技术来模拟脑功能；日本于2014年出台的“脑计划”，则聚焦以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理。

在欧美脑计划启动后的两年间，中国科技部密集举办了十余次专家研讨会，达成的基本共识是，我国亟须启动一项国家级脑计划。“脑科学和类脑研究”也被列入“十三五”规划纲要中的国家重大科技创新和工程项目。蒲慕明称，由中国科技部和国家自然基金委牵头的中国脑科学计划，有望于今年年内启动。

蒲慕明还表示，脑科学和类脑研究的全球性热潮反映了科学界和各国政府的三点共识：第一，脑科学是人类理解自然界现象和人类本身的终极疆域，是本世纪最重要的前沿学科之一；第二，脑疾病所带来的社会经济负担已超过心血管病和癌症，脑科学的发展对脑疾病的诊断治疗将有关键性的贡献；第三，计算机技术和人工智能发展至今已面临瓶颈，对人脑认知神经机制的理解可能为新一代人工智能算法和器件的研发带来新启发。

蒲慕明认为，与欧美、日本的“脑计划”相比，中国“脑计划”更为全面，直接反映了上述三方面的战略布局。各领域科学家因此提出了“一体两翼”的布局建议：即以研究脑认知的神经原理为“主体”，研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。目标是在未来十五年内，在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域，取得国际领先的成果。

他表示，“在国家的大力支持下，中国的脑科学研究有可能在未来十到二十年时间实现跨越式发展，发展速度会超过欧美。”

据中新网此前报道，8月11日，2016中国生物技术发展大会在哈尔滨举行，来自中国内地和港澳台地区的近400名专家学者参会。

在会上，中国生物技术发展中心主任黄晶披露了中国“十三五”生物技术发展规划的相关布局，黄晶表示，“微生物组、基因编辑技术、合成生物技术、脑科学与人工智能将成为中国‘十三五’生物技术发展研究的热点领域。”

（观察者网综合科技日报、新华社、中新网等）