腦科學計畫

腦科學计划（BRAIN Initiative），是由奥巴马政府于2013年4月2日宣布的一项合作性、公私合营的研究计划，其目的在於支持創新技術的開發和應用，從而對腦功能有動態的理解。      

這項活動是重大挑戰，目的在於徹底改變我們對人腦的理解 ，由白宫科学技术政策办公室（OSTP）发起 ，是白宫神经科学计划的一部分。 受人类基因组计划启发，BRAIN打算協助研究人员揭開脑部疾病的神祕面紗，例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、抑郁症和創傷性腦傷 （TBI）。 

BRAIN的参与者及该计划的成员包括DARPA和IARPA，以及众多美国、澳大利亚、加拿大和丹麦的私人公司、大学和其他组织。

背景 
“腦科學计划”受到了许多因素影响，这些影响可以追溯到十年前，包括：在美国国立卫生研究院(NIH)的计划会议，该会议產生了NIH的神经科学研究蓝图； 在国家科学基金会（NSF）举办的关于认知 、神经科学和融合科学的研讨会，該研讨会报告了像是2006年的「思维和大脑的巨大挑战」； 国家研究委员会和医学研究所神经科学与神经系统疾病论坛的报告，像是在2008年6月25日关于神經科學大挑戰的研討會報告「从分子到思维：21世纪的挑战」；再加上多年來科學家和專業協會的研究報告，還有國會對此議題的興趣。 

一项重要的活动是「大脑活动图譜计划」。 2011年9月，卡夫里基金会（Kavli Foundation）的分子生物学家Miyoung Chun，于伦敦组织了一次会议，科学家首次提出了这一计划的想法。   在随后的会议上，来自美国政府实验室的科学家，包括科学技术政策办公室成员，霍华德·休斯医学研究所和艾伦脑科学研究所的科学家，以及Google、微軟和高通的代表，都讨论了实现這項政府主導计划的可能性。  

其他影响還包括：由NSF生物科学的助理主任James L. Olds领导的跨学科「心智的十年」计划， 以及在DARPA由杰弗里·灵 （ Geoffrey Ling）领导的「義肢革新计划」(Revolutionizing Prosthetics)，並曾於2009年4月的60分钟節目中播出

实验方法 
新闻报道称，这项研究将绘制老鼠和其他动物神经元活动的动态图，最终绘制出人脑中数百亿神经元的图谱。  

在2012年的科学评论中，概述了一个更受限项目的实验计划，Alivisatos等人提出了各種特定實驗技術，可以用來實現所謂「功能连接組」以及过程中必须开发的新技术。  他们指出，由于秀丽隐杆线虫的神经回路相对简单，因此可能先对其进行研究，然后对果蝇进行研究。中期研究可以在斑马鱼 ， 老鼠和小臭鼩中进行，而研究最终将在灵长類和人类中进行。 他们擬議發展可以用作电压传感器 （可检测单个动作电位）的纳米颗粒，以及可用作电生理多电极阵列的纳米探针。特别是，他们提倡使用无线、非侵入性的神经元活动检测方法，或利用微电子超大规模集成電路 ，或是基于合成生物学而非微电子技术。 其中有個方法建議，酶促使产生的DNA可作為神经元活动的“滴定磁帶記錄” ，這是基于钙离子所诱导的DNA聚合酶编码错误 ，其数据将透過大规模计算进行分析和建模。 另一项相关技术則建議，使用高通量DNA测序技术來快速绘制神经连通性的图谱。

時間軸 
工作组在2014年提出的時間軸是：  

 2016–2020：技术开发和验证 
 2020年至2025年：以整合的方式应用这些技术，以取得有关大脑的基础性新发现

反应 
科学家们对该计划提出了不同的看法。 神经科学家John Donoghue表示，该项目将填补神经科学研究在兩個方面之間的空白，一方面是使用fMRI等方法在大脑区域水平进行活动测量，另一方面是在单细胞紀錄水平进行测量。  然而，心理学家埃德·沃尔（Ed Vul）對此表示擔憂，他認為這項計劃將會分散个人研究者的研究资金。 神经科学家唐纳德·斯坦因（Donald Stein）表示担心，在确切知道要测量的内容之前，先将钱花在技术方法上是错误的。  相反，物理学家迈克尔·鲁克斯 （ Michael Roukes）則認為，纳米技术的方法已经变得足够成熟，到了可以繪製大脑活动图譜的合适时机。 神经科学家RodolfoLlinás在第一次洛克菲勒会议上宣布：“這裡所發生的一切是偉大的，我從未見過神經科學領域在一個如此光榮的目標下如此團結。”  

这個项目面临巨大的后勤挑战。 神经科学家估计，该项目每年将产生300EB的数据，这是一个重大的技术障碍。 現在可用的高分辨率脑活动监测器大多是有限度地使用，這是因为必须打开颅骨，以外科方式将监测器植入。该计划與过去政府主导的大规模研究工作有著相似之處，包括人类基因组图譜、登月航行和原子弹计划。

参见 
 艾伦大脑图集 
 蓝脑计划 
 BrainMaps 
 脑图基础 
 脑/ MINDS 
 中国脑计划 
 大脑十年 
 心灵十年 
 G20世界脑图谱与治疗科学峰会 
 人类連接組计划 
 按神经元数量列出的动物 
 神经科学数据库列表 
 人脑测绘组织 
 脑图概述 
 人脑概述 
 脑图谱和治疗学会 
 SpiNNaker
 人腦計畫

参考文献

扩展阅读 

  "The impact of the NIH BRAIN Initiitve", Nature Methods editorial, November 2018.

外部链接 

 
2013年美國建立
科学政治
神经影像
神经编码
政府研究
新兴技术
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