1.3.1 大脑研究的基本情况

人脑是世界上最复杂的物质，由数万种不同类型的上千亿个神经细胞构成。理解大脑的结构与功能是21世纪最具挑战性的前沿科学问题；理解认知、思维、意识和语言的神经基础是人类认识自然与自身的终极挑战。现代神经科学的起点是神经解剖学和组织学对神经系统结构的认识与分析。从宏观层面上来看，布洛卡（Paul Broca）和韦尼克（Wernicke）对大脑语言区的定位，布罗德曼（Brodmann）对脑区的组织学分割，彭菲尔德（Penfield）对大脑运动和感觉皮层所对应的身体部位进行图谱绘制及功能核磁共振成像，通过对活体进行定位时可以观察到脑内依赖电活动的血流信号等，使我们对大脑各脑区可能参与某种脑功能已有相当的了解。神经元种类图谱、介观神经联结图谱、介观神经元电活动图谱的制作将是脑科学界长期坚持的工作。

神经系统和脑的功能从本质上来看是接受内外环境中的信息，加以处理、分析和存储，从而控制、调节机体各部分做出适应的反应。因此，神经系统和脑是两种活动的信息处理系统。从神经元的真实生物物理模型、它们的动态交互关系及神经网络的学习，到脑的组织和神经类型计算的量化理论等，从计算角度理解脑；研究非程序的、适应性的、大脑风格的信息处理的本质和能力，探索新型的信息处理机制和途径，从而创造脑。

美国提出“推进创新神经技术脑研究”（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，BRAIN）计划。美国的脑计划侧重于新型脑研究技术的研发，从而揭示脑的工作原理和脑的重大疾病发生机制，目标是像人类基因组计划那样，不仅要引领前沿科学发展，还要带动相关高科技产业的发展。BRAIN计划提出了9项优先发展的研究目标，主要有鉴定神经细胞的类型并达成共识，绘制大脑结构图谱，研发新的大规模神经网络电活动记录技术，研发一套调控神经环路电活动的工具集，建立神经元电活动与行为的联系，整合理论、模型和统计方法，解析人脑成像技术的基本机制，建立人脑数据采集的机制，脑科学知识的传播与人员培训。

2014年，日本启动“脑智”（Brain/MIND）计划，目标是使用整合性神经技术制作有助于脑疾病研究的大脑图谱（Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies，Brain/MINDS），为期10年，第一年投入2700万美元，以后逐年增加。此计划聚焦在使用狨猴为动物模型，绘制从宏观到微观的脑联结图谱，并以基因操作手段建立脑疾病的狨猴模型。

中国脑计划以理解脑认知功能的神经基础为研究主体，以脑机智能技术和脑重大疾病诊治手段研发为两翼，目标是在未来15年内使我国的脑认知基础研究、类脑研究和脑重大疾病研究达到国际先进水平，并在部分领域起到引领作用，如图1-5所示。

图1-5 中国脑计划的总体布局