本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
這是一個反高潮:美國總統在《紐約時報》已經洩露關於他的重大腦計劃的“內幕”之後才姍姍來遲,該計劃是本屆政府第二個任期內在科學領域樹立政治遺產的核心努力。在《泰晤士報》的文章發表後,幾周以來,每個人都在書寫、猜測、反覆咀嚼併為即將到來的大事(一個頭腦的阿波羅計劃或人類基因組計劃)做準備,奧巴馬早些時候的國情諮文中已經隱晦但神秘地提到了這件事。
週二的公告使猜測成為現實,撥款 1 億美元——並將由非政府來源投入數千萬美元作為補充。奧巴馬週一談到,更深入地瞭解這些基於組織的中央處理器是科學的下一個“重大挑戰”,這實際上與喬治·H·W·布什在 1990 年宣佈“腦十年”時提出的挑戰相同,並且與第 45、54、55、61 屆總統(隨便選一個數字)將遇到的挑戰相同。
大型神經科學,正如其在 BRAIN(透過推進神經技術進行大腦研究)計劃中形成的那樣,將致力於追蹤活體神經迴路的運作,這項任務目前受到儀器的阻礙,這些儀器只能觀察小集合的腦細胞,或者,在另一極端,掃描大片的神經解剖結構(非常非常緩慢)。新的追蹤技術將捕捉,例如,前額葉皮層和基底神經節之間神經訊號的即時流量,這是數百萬甚至數十億神經元活動和相互作用的記錄。理解端到端迴路故障可能為揭開一些最令人衰弱的非傳染性疾病(非癌症)提供關鍵見解:這意味著,阿爾茨海默病、癲癇和創傷性腦損傷,僅舉幾例。
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我可愛但有時脾氣暴躁的朋友和部落格夥伴約翰·霍根對這項事業投去了懷疑的目光(僅僅是這一次嗎)?我完全理解約翰在追逐粒子物理學時的觀點——粒子物理學具備所有跡象表明,在希格斯玻色子盛大落幕後,這門科學準備收攤了。但 BRAIN 計劃是不同的。它是最聰明——以及最巧妙(且合理)地炒作——的方式之一,以推廣基礎生物學研究中的一項重大事業。儘管有精心的公關偽裝,但它可能值得科學家和非科學家的一致支援。“可能”只是因為許多魔鬼般的細節仍有待揭曉。
為什麼如此偉大?該專案是大型科學專案,但又不是過分龐大——或不切實際。它不是技術狂熱分子希望透過承諾將志願者的大腦轉移到計算機中來實現永生的願望,就像一些未來學家,如谷歌工程總監雷·庫茲韋爾所渴望的那樣。它也不是試圖將人類大腦的完整數字模型插入計算機,這是人類大腦計劃的目標。相反,它設想了一種佛教式的中庸之道,即可以構建工具來繪製穿過頭骨下那塊三磅重、佈滿裂縫的腫塊的電訊號和化學訊號的大規模漲落——並且它希望在低等生物的神經系統中也這樣做,這些知識可能會為人類神經解剖學提供見解。
專案組織者做出了明智之舉,邀請洛克菲勒大學研究員科妮莉亞·巴格曼領導一個工作組,該工作組將定義科學目標。巴格曼是一個絕佳的選擇,因為她曾表達過對大型研究專案的懷疑,並且理解需要避免 BRAIN 計劃成為一個吸金黑洞,吸走該領域其他方面的資金。偉大的選擇給出了一個偉大的引言:“創造性的科學是自下而上的,而不是自上而下的,”巴格曼告訴《自然》雜誌。“我們是否在談論華盛頓特區內的中央計劃?” 授權批評者作為管理大型專案的策略,採用得太少了——背叛中的背叛:大政府在這方面可能對私營部門有一些教訓。
好吧,但這是炒作的部分:這個專案既不是登月計劃,也不是人類基因組計劃。在未來四年內,不會有登月的一小步,也不會有基因組的三十億個核苷酸。來自小鼠的脈動丘腦皮質迴路在 2016 年實現,即使這是可能的,也可能不會立即帶來帕金森病或阿爾茨海默病的突破。可能取得的最佳成果可能是蠕蟲類的一奈米步。正如克里斯托夫·科赫在一篇精彩評論中在《科學》雜誌上對雷·庫茲韋爾的新書所指出的那樣:“即使是低等的線蟲秀麗隱杆線蟲,一種比字母 l 大不了多少,並且只有 302 個神經細胞的生物,就目前的計算神經科學而言,也超出了理解能力。”
並非所有人都同意我的悲觀看法。布朗大學的神經科學家約翰·多諾霍參與了 BRAIN 計劃的規劃,他認為,該專案中設想的那種迴路追蹤工作可能在短期內獲得回報,也許在現有努力中使用電刺激來增強阿爾茨海默病患者的認知方面。“如果我們能加速這一點,那將是一件非常棒的事情,並具有巨大的公共衛生意義,”他說。
多諾霍是對的還是我是對的並不重要。這個專案是一項有價值的事業,是對神經科學基礎研究的一次揮霍,雖然不是過分的揮霍。即使它在繪製人類大腦皮層中的即時神經迴路方面徹底失敗,但從奈米技術等方面湧現出來的各種工具也將物有所值。因此,它可能無法攻克阿爾茨海默病或帕金森病。但炒作以前也曾被用來向公眾推銷科學。真的嗎?
那又怎樣?放手去做吧。
圖片來源:哈佛大學
注意:本文已更新。