密門會議解碼人腦 競爭或合作?

各國腦科學遍地星火

撰文記者 楊傑名
日期2017-04-20
人腦非常複雜,要了解其中奧秘需要許多科學家共同攜手合作。(圖/資料中心)

由於研究人腦的複雜程度遠比基因體來得高,許多專家一致認為,解碼人腦的奧祕非單一國家能完成。目前,許多國家或地區皆有大規模的國家型腦科學計劃正在執行或規劃,2015年於中國蘇州舉行的一場腦科學閉門會議,正是希望各國研究能透過合作,提升腦科學研究效率。

文/楊傑名


2015年6月,來自美國、歐洲、日本、韓國及台灣等國,近60位的神經科學家齊聚中國蘇州,參加由冷泉港亞洲實驗室(Cold Spring Harbor Asia)舉辦的腦科學閉門會議。

由於研究人腦的複雜程度遠比研究人類基因體來得高,從數字上來看,人類約有30億個鹼基對形成的核苷酸序列,組成約2萬個蛋白質編碼基因,然而,人腦卻有接近1,000億顆神經細胞,近100兆個突觸連接(synaptic connection)。

幾乎所有的神經科學家都同意,要對人腦如何處理外來資訊及協調認知功能有深入地了解,還需要歷經非常繁多的過程。

這些過程可簡單分為六大目標,包括:找出組成大腦迴路的基礎元件、從微觀到巨觀破解神經網路連結、記錄不同神經細胞的溝通方式、操作神經元訊號來找出與行為間的關聯、發展更強的運算工具以處理龐大資料、就觀察到的現象提出人腦運作相關理論。

另外,大腦也並非如基因是一個固定的模組,神經細胞間的連結及強度,會隨著年齡的增長而有所改變,同時也會因個體所經歷或學習的事物不同而有所修改,因此,該次會議的內容旨在從人類基因體計劃(HGP)吸取教訓,來做世界腦科學研究。

因此,未來跨國、跨領域的合作在腦科學研究中顯得更為重要,從圖譜到認知(From Mapping to Understanding),皆需要不同團隊協作才能完成。

目前,許多國家或地區皆有大規模的國家型腦科學計劃正在執行或規劃,包括美國、歐洲、日本、韓國、中國、台灣、加拿大、澳洲等地,每個國家所聚焦的領域皆有所差異。

美國新政府加碼預算 聚焦新工具開發

美國是全球啟動腦研究計劃最早的國家之一,2010年美國國家衛生研究院(NIH)啟動了「人類功能性神經連結」(Human Connectom Project, HCP)腦研究計劃,透過對大量人腦進行包括核磁共振(NMR)在內等多種顯影技術進行掃描,試圖描繪出人腦中所有神經連接的情況。

自2014年起,美國又開始推動一個12年期的「啟動大腦計畫」(BRAIN Initiative),其英文全名意指「利用先進創新之神經學科技進行腦研究」(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies),總投入超過30億美元,將號召政府及民間合作,致力於發展新一代腦科學工具來探索腦的祕密。

由於BRAIN Initiative的主要資金來源同樣是NIH,因此也延續了許多HCP的成果。而BRAIN Initiative可大致分為兩個階段,2016~2020年為新技術研發及驗證階段;2020~2025年則為應用新技術進行大腦研究之階段。

根據NIH公布BRAIN Initiative的研究方向,包括了開發分析大腦細胞和神經迴路的研究工具、開發新一代人腦成像技術、大規模記錄大腦活動及調節控制大腦功能、研究神經迴路功能、開發新一代人腦侵入性裝置、開設多項神經科學短期課程等。

美國聯邦政府於2017財政年度預算中,又進一步將BRAIN Initiative的預算增加至4.34億美元,與2016年相比增幅將近45%,相較於2014年更是...