1000億個神經元遍布大腦，它們如何連接并有序工作，科學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、帕金森病等神經退行性疾病日益成為關注焦點，腦科學研究熱潮席卷而來。

瞄準三大疾病，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)新型神經技術開展大腦研究計劃”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，以腦認知或腦網絡為“一體”，“兩翼”則分別是類腦和腦疾病。以期在未來15年內使我國的腦科學處于國際前沿地位，并于2015年在北京、上海成立兩大腦科學研究基地。

“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)科大學宣武醫(yī)院副院長吉訓明教授介紹，我國在腦靜脈病變引起的腦老化、認知障礙、睡眠問題、抑郁癥等方面已有一批臨床研究成果。

2016年，在美國斯坦福大學召開的衰老與疾病國際大會上，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院研發(fā)出的完全自主知識產權國際首創(chuàng)的新技術儀器受到追捧。“老年血管性老年癡呆目前沒有公認的有效治療方法，我們基于臨床實踐開發(fā)出早期干預的物理新技術儀器，可改善患者認知障礙，實現腦功能保護。臨床研究顯示，這一設備可以大幅降低顱內動脈狹窄所致缺血性腦卒中的發(fā)生率和復發(fā)率。”吉訓明介紹。

據了解，美國國家航空航天局也在開發(fā)類似儀器，用于航天員訓練，但還未通過美國食品藥品監(jiān)督管理局批準。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)生研究院的相關科研課題。“目前，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，允許該技術和儀器在美國開展臨床試驗。”從事該技術研發(fā)的宣武醫(yī)院科研處尹志臣介紹。

腦圖譜加人工智能，反哺現有診斷技術

要實現對腦疾病的早期診斷和干預，必須深入了解腦認知功能和神經基礎。在這個過程中，腦圖譜是不可或缺的重要工具。中科院心理所認知與發(fā)展心理學研究室嚴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、指導外科手術都有巨大的作用。”

嚴超贛介紹，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域。其中，中科院自動化所蔣田仔研究員率領團隊利用彌散張量成像技術，利用腦的結構和功能連接信息，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用等相關研究的嚴超贛實驗室正在聯合全國17家醫(yī)院25位專家建設重性抑郁癥的磁共振大數據庫。“我們希望建立抑郁癥全腦靜息態(tài)活動異常概率圖譜，提取重要分類特征，反哺現有診斷手段，為臨床抑郁癥早期診斷提供幫助。”嚴超贛說。

據介紹，機器學習算法已經在圖像的分割識別、疾病輔助診斷等方面發(fā)揮了很大作用。威爾康奈爾醫(yī)學院研究人員利用機器學習算法提取重性抑郁患者的生物標記，并從數據出發(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。嚴超贛指出，在腦科學中，深度學習對于腦自發(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，加快成果轉化落地

“腦重大疾病研究可望建立早期診斷與早期干預的技術體系，而類腦研究和腦機智能技術是未來高科技領域的關鍵，類腦計算系統(tǒng)的突破將推動我國信息產業(yè)并帶動工業(yè)、農業(yè)、金融及國防等領域的跨越式發(fā)展。”中科院腦科學與智能技術卓越創(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域已達國際先進水平。同時，我國也在深度學習芯片體系架構方面有所創(chuàng)新，并在類腦智能機器人方面率先進行了布局。

嚴超贛指出，目前，缺乏具有大樣本量的、有著嚴格質量控制的、有著豐富行為學人口學和臨床測量的數據庫成為掣肘深度學習在腦科學中開花結果的最大障礙。“要想真正實現國內數據的共享，需要探索建立一個真正互利共享的數據共享機制，開發(fā)一套切實可行易用的數據共享軟件平臺，建立一個數據共享機制的運行團隊。”

而臨床科研靈感多來自于醫(yī)生。“如何把醫(yī)生的想法變成惠及民生的產品是關鍵環(huán)節(jié)。”吉訓明說。