1000億個神經(jīng)元遍布大腦，它們?nèi)绾芜B接并有序工作，科學(xué)家一直在探索其中的奧秘。隨著全球老齡化加快，阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病日益成為關(guān)注焦點，腦科學(xué)研究熱潮席卷而來。

瞄準(zhǔn)三大疾病，臨床研究不斷進步

2013年，美國和歐盟分別提出“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究計劃”和“人腦計劃”，2014年日本啟動了“腦智計劃”。我國緊隨其后提出“一體兩翼”的中國腦計劃，以腦認(rèn)知或腦網(wǎng)絡(luò)為“一體”，“兩翼”則分別是類腦和腦疾病。以期在未來15年內(nèi)使我國的腦科學(xué)處于國際前沿地位，并于2015年在北京、上海成立兩大腦科學(xué)研究基地。

“與歐、美、日啟動的腦計劃相比，中國腦計劃契合百姓需要，瞄準(zhǔn)幼年期自閉癥和智障、中年期抑郁癥和成癮、老年期的退行性腦疾病這3類問題。目前,科學(xué)界對這3種重大腦疾病病因仍不了解，治療措施也十分缺乏，是未來研究的重中之重。”首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副院長吉訓(xùn)明教授介紹，我國在腦靜脈病變引起的腦老化、認(rèn)知障礙、睡眠問題、抑郁癥等方面已有一批臨床研究成果。

2016年，在美國斯坦福大學(xué)召開的衰老與疾病國際大會上，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院研發(fā)出的完全自主知識產(chǎn)權(quán)國際首創(chuàng)的新技術(shù)儀器受到追捧?！袄夏暄苄岳夏臧V呆目前沒有公認(rèn)的有效治療方法，我們基于臨床實踐開發(fā)出早期干預(yù)的物理新技術(shù)儀器，可改善患者認(rèn)知障礙，實現(xiàn)腦功能保護。臨床研究顯示，這一設(shè)備可以大幅降低顱內(nèi)動脈狹窄所致缺血性腦卒中的發(fā)生率和復(fù)發(fā)率。”吉訓(xùn)明介紹。

據(jù)了解，美國國家航空航天局也在開發(fā)類似儀器，用于航天員訓(xùn)練，但還未通過美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)。在這次會議上，美國科研人員主動要求與中國合作，共同申請美國國立衛(wèi)生研究院的相關(guān)科研課題?！澳壳?，該儀器獲得了美國食品藥品監(jiān)督管理局的臨床器械研究豁免，允許該技術(shù)和儀器在美國開展臨床試驗。”從事該技術(shù)研發(fā)的宣武醫(yī)院科研處尹志臣介紹。

腦圖譜加人工智能，反哺現(xiàn)有診斷技術(shù)

要實現(xiàn)對腦疾病的早期診斷和干預(yù)，必須深入了解腦認(rèn)知功能和神經(jīng)基礎(chǔ)。在這個過程中，腦圖譜是不可或缺的重要工具。中科院心理所認(rèn)知與發(fā)展心理學(xué)研究室嚴(yán)超贛研究員打了個比方，“科研就像在森林里尋找寶藏，有地圖指引就方便了很多，腦圖譜的作用就在于此。神經(jīng)連接圖譜對于理解人類大腦功能，對重要心理功能進行生理定位、指導(dǎo)外科手術(shù)都有巨大的作用?！?/p>

嚴(yán)超贛介紹，目前對于人腦完成繪制的只是宏觀層面的連接圖譜。利用功能磁共振信息制作的“功能圖譜”是近幾年的熱門研究領(lǐng)域。其中，中科院自動化所蔣田仔研究員率領(lǐng)團隊利用彌散張量成像技術(shù)，利用腦的結(jié)構(gòu)和功能連接信息，制作了一版全新的包含246個精細亞區(qū)的腦圖譜，在國際上很有影響力。

長期從事腦功能影像計算方法、靜息態(tài)功能磁共振、腦自發(fā)活動及其在腦疾病中的應(yīng)用等相關(guān)研究的嚴(yán)超贛實驗室正在聯(lián)合全國17家醫(yī)院25位專家建設(shè)重性抑郁癥的磁共振大數(shù)據(jù)庫?！拔覀兿Ｍ⒁钟舭Y全腦靜息態(tài)活動異常概率圖譜，提取重要分類特征，反哺現(xiàn)有診斷手段，為臨床抑郁癥早期診斷提供幫助?！眹?yán)超贛說。

據(jù)介紹，機器學(xué)習(xí)算法已經(jīng)在圖像的分割識別、疾病輔助診斷等方面發(fā)揮了很大作用。威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院研究人員利用機器學(xué)習(xí)算法提取重性抑郁患者的生物標(biāo)記，并從數(shù)據(jù)出發(fā)把重性抑郁患者分為4個亞型，利用分類器對抑郁患者和正常對照進行分類，能得到接近90%的正確率。嚴(yán)超贛指出，在腦科學(xué)中，深度學(xué)習(xí)對于腦自發(fā)活動異常機制研究，計算機輔助診斷、治療方案選擇和療效評估中都有很大的潛力。

期待合作共享，加快成果轉(zhuǎn)化落地

“腦重大疾病研究可望建立早期診斷與早期干預(yù)的技術(shù)體系，而類腦研究和腦機智能技術(shù)是未來高科技領(lǐng)域的關(guān)鍵，類腦計算系統(tǒng)的突破將推動我國信息產(chǎn)業(yè)并帶動工業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融及國防等領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。”中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心副主任、中科院自動化所所長徐波研究員介紹，在類腦研究領(lǐng)域，目前，我國在計算機視覺、語音識別、機器翻譯和自然語言理解等領(lǐng)域已達國際先進水平。同時，我國也在深度學(xué)習(xí)芯片體系架構(gòu)方面有所創(chuàng)新，并在類腦智能機器人方面率先進行了布局。

嚴(yán)超贛指出，目前，缺乏具有大樣本量的、有著嚴(yán)格質(zhì)量控制的、有著豐富行為學(xué)人口學(xué)和臨床測量的數(shù)據(jù)庫成為掣肘深度學(xué)習(xí)在腦科學(xué)中開花結(jié)果的最大障礙?！耙胝嬲龑崿F(xiàn)國內(nèi)數(shù)據(jù)的共享，需要探索建立一個真正互利共享的數(shù)據(jù)共享機制，開發(fā)一套切實可行易用的數(shù)據(jù)共享軟件平臺，建立一個數(shù)據(jù)共享機制的運行團隊。”

而臨床科研靈感多來自于醫(yī)生?！叭绾伟厌t(yī)生的想法變成惠及民生的產(chǎn)品是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。”吉訓(xùn)明說。