“我們到醫(yī)院做檢查，全身都檢查了，大腦從來不檢查?！痹诮张e行的浦江創(chuàng)新論壇全體大會(huì)上，中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士、中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任、上海腦科學(xué)與類腦研究中心主任蒲慕明如是表示。

這句話的背后，是人類對自己大腦的所知甚少。大腦的復(fù)雜性讓人類擁有了智慧，探究大腦卻成為了全世界科學(xué)家努力抵達(dá)的“終極疆域”。就在近日，哈佛大學(xué)的Jeff W. Lichtman實(shí)驗(yàn)室和谷歌團(tuán)隊(duì)在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上聯(lián)合發(fā)布了“H01”人腦成像數(shù)據(jù)集，這也是首個(gè)大規(guī)模研究人類大腦皮層的突觸連接的項(xiàng)目。

但這一樣本仍然只是整個(gè)人類大腦容量的百萬分之一。蒲慕明對澎湃新聞（m.dbgt.com.cn）記者表示，“他們做的是電鏡圖譜，是非常微細(xì)的圖譜數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)在在做的是介觀圖譜，就是在光學(xué)顯微鏡下得到的圖譜?！倍鵁o論哪個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究，這些都是剛開始，“全世界都剛開始，獲得完整的圖譜還有段時(shí)間，小鼠的圖譜至少還要5年時(shí)間，全世界都沒有達(dá)到完整的圖譜。”

蒲慕明認(rèn)為，要成為真正的科技強(qiáng)國，中國的科學(xué)家必須要站到世界科技的前沿問題上、重大問題上，做科學(xué)領(lǐng)域的“探險(xiǎn)家”。探險(xiǎn)家是全世界科學(xué)研究的導(dǎo)游，“現(xiàn)在的導(dǎo)游基本都是國外的，我們跟著他的方向進(jìn)一步發(fā)展，在很多領(lǐng)域我們都是游客，當(dāng)然有些領(lǐng)域我們做得很好?！?/p>

蒲慕明希望，未來中國能夠出現(xiàn)一批年輕的探險(xiǎn)家，在各自的科研領(lǐng)域里成為全世界的導(dǎo)游。

蒲慕明于1948年10月31日出生在江蘇省南京市，籍貫廣東省梅州市。1970年畢業(yè)于中國臺(tái)灣清華大學(xué)物理學(xué)系，1974年獲美國約翰·霍普金斯大學(xué)博士學(xué)位。1999年，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所創(chuàng)立，蒲慕明系主導(dǎo)者，并擔(dān)任第一任所長。

在其長達(dá)40余年的研究生涯中，在神經(jīng)科學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域中都做出了卓越貢獻(xiàn)，現(xiàn)在也是中國“腦計(jì)劃”的領(lǐng)軍人物。蒲慕明于2011年當(dāng)選中國科學(xué)院外籍院士，2018年轉(zhuǎn)為中國科學(xué)院院士。

中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士、中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任、上海腦科學(xué)與類腦研究中心主任蒲慕明。

腦科學(xué)研究什么？

人腦有著上千億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，彼此之間聯(lián)結(jié)形成世界上最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，我們所有的認(rèn)知、情緒、決策等都有賴于這一網(wǎng)絡(luò)，智能因此而來。面對“黑洞”般的人腦，科學(xué)家從何開始？

蒲慕明在演講中提到，腦科學(xué)研究的目標(biāo)很清楚，就是要闡明腦功能的神經(jīng)基礎(chǔ)和工作原理，理解大腦是如何工作的。同時(shí)，也希望從大腦的研究當(dāng)中得到一些啟發(fā)，能夠模擬大腦，得到更高的智能人工器件，包括智能機(jī)器人。而另一方面，科學(xué)家們也希望從研究大腦中知道大腦的正常狀態(tài)，以及為什么生病，從而保護(hù)腦、診斷治療腦疾病和創(chuàng)傷。

對應(yīng)于中國醞釀多年的腦科學(xué)計(jì)劃，這些工作就是“一體兩翼”的基本機(jī)構(gòu)。簡單來說，“一體”就是指研究腦認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)，其中包括腦研究創(chuàng)新技術(shù)平臺(tái)、認(rèn)知功能神經(jīng)環(huán)路研究、腦智發(fā)育研究；“兩翼”則分別為腦疾病診治和腦機(jī)智能技術(shù)，腦疾病診治中包括認(rèn)知相關(guān)重大腦疾病早期診斷與干預(yù)、臨床和社區(qū)隊(duì)列數(shù)據(jù)和樣本庫，腦機(jī)智能技術(shù)則包括腦機(jī)接口與腦調(diào)控技術(shù)和類腦計(jì)算系統(tǒng)、類腦器件和智能體。

對于腦認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)，蒲慕明表示，大家都知道有很多基本的認(rèn)知功能，包括對外界信息的感知、各種情緒情感、注意外界的世界、作出抉擇等，“這些功能的工作原理是我們想知道的，大腦環(huán)路是怎么回事？”在此之上，還有更高級(jí)功能的解密，“人類演化到了靈長類的時(shí)候有很多新的智能出現(xiàn)，包括共情心、親社會(huì)行為、意識(shí)、語言等等?！?/p>

“我們還希望知道認(rèn)知功能的發(fā)育過程，小孩子剛出生的時(shí)候?yàn)槭裁粗悄軙?huì)出現(xiàn)，大腦成長過程怎么回事？也希望從中得到一些靈感，對構(gòu)建器件、人工網(wǎng)絡(luò)有一些啟發(fā)?！逼涯矫魈岬剑谶@一層面，還需要探究環(huán)境、遺傳因素等對認(rèn)知功能的影響。

探究所有這些因果關(guān)系、全景式理解這些未知，我們首先需要一張大腦“地圖”，“這就是神經(jīng)聯(lián)接圖譜。”在科學(xué)家繪制這張圖譜的過程中，空間分辨率從毫米到微米，再進(jìn)一步精細(xì)到納米級(jí)別，分別稱為宏觀圖譜（核磁共振成像）、介觀圖譜（光學(xué)顯微鏡）和微觀圖譜（電子顯微鏡成像）。

蒲慕明提到，介觀層面一旦清楚我們就可以理解很多環(huán)路的工作原理，而目前中國在介觀圖譜層面處于世界領(lǐng)先。中國科學(xué)院院士、華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室教授駱清銘等人此前創(chuàng)建了具有亞微米體素分辨率的全腦顯微光學(xué)切片斷層成像（MOST）技術(shù)，這一技術(shù)滿足了全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制的重大需求。

蒲慕明提到，利用這一技術(shù)，我們?nèi)S重構(gòu)了52個(gè)小鼠皮層神經(jīng)元的軸突全腦投射圖譜?！爸亟ㄕ麄€(gè)小鼠的圖譜，未來5年可以完成，15年左右時(shí)間我們要把獼猴靈長類圖譜繪制清楚?！睆?fù)雜程度不可想象的，“需要數(shù)理科學(xué)家、信息科學(xué)家等共同工作。”

腦健康普查：中國標(biāo)準(zhǔn)為世界腦健康做貢獻(xiàn)

在前述的“兩翼”中，有一翼面向腦疾病診治。蒲慕明表示，根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計(jì)，包括各種神經(jīng)類和精神類疾病在內(nèi)的腦相關(guān)疾病，是所有疾病里社會(huì)負(fù)擔(dān)最大的，超過了心血管疾病和癌癥。同時(shí)，在老齡化社會(huì)到來之際，神經(jīng)退行性等疾病日益突出。

“我們的社會(huì)面臨很大的負(fù)擔(dān)，更嚴(yán)重的是我們在治療腦疾病方面沒有很有效的藥?！碑?dāng)然，不光在中國，全世界都是如此，幼年期自閉癥障礙、成年期抑郁癥、老年期退行性疾病等各種重大腦疾病，科學(xué)界提出了一些理論，但均沒有解決之道。

“要等我們把致病機(jī)理搞清楚就太晚了，社會(huì)負(fù)擔(dān)太大了，我們要在這之前對疾病有預(yù)警，有早期診斷?！被谶@種思路，中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心/神經(jīng)科學(xué)研究所在2016年啟動(dòng)腦功能檢查工具集研發(fā)項(xiàng)目，最終形成一個(gè)具有15項(xiàng)腦功能定量檢測的工具集，“玩一些游戲，做一些腦電記錄、眼動(dòng)記錄，都是客觀的。一個(gè)半小時(shí)給你一個(gè)數(shù)值，我就知道你的長期記憶、短期記憶怎么樣?！?/p>

蒲慕明在演講中介紹道，去年，這一工具集在上海各醫(yī)院和精神衛(wèi)生中心試用。他希望，到2025年可以實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：建立各項(xiàng)腦功能指標(biāo)隨年齡的正常分布和異常界定標(biāo)準(zhǔn)、在長三角各大醫(yī)院實(shí)現(xiàn)老年人群全面實(shí)施腦健康普查、為腦疾病早期預(yù)防和診斷提出指導(dǎo)性建議和方案、為各種異常功能提供特異性的早期干預(yù)方案和手段。

“這在全世界都是沒有的，國際上的診斷都是問卷，問你記不記得今天早上吃了什么東西，記不記得你父母的名字，這些都是主觀成分很大的?！逼涯矫鬟M(jìn)一步希望，到2050年，這個(gè)方法能夠推廣到全國、全世界，“有一個(gè)中國標(biāo)準(zhǔn)對世界腦健康做出貢獻(xiàn)?！?/p>

當(dāng)然，這一腦健康普查之路剛剛起步。蒲慕明對澎湃新聞（m.dbgt.com.cn）同樣提到，目前工具集為1.0版本，“不斷在改，改得使用起來更加友好、更好玩?！倍谀壳暗拈_展過程中，遇到的問題則主要是病人或者健康人愿不愿意做，“需要做一個(gè)半小時(shí)，還是效率的問題，要更有效?！?/p>

腦機(jī)接口：我們愿景更大，花很多功夫去做閉環(huán)

蒲慕明在演講的最后一部分則重點(diǎn)闡述了前述“兩翼”中的另一翼，即腦機(jī)智能技術(shù)。其中特別談到了當(dāng)下科學(xué)界最為熱門、公眾也格外關(guān)注的腦機(jī)接口（BCI），“大家看到馬斯克不斷展示他新的腦機(jī)接口，我們國內(nèi)是什么情況？”

他指出，所謂的腦機(jī)接口技術(shù)，即指在腦與外部設(shè)備之間建立通訊和控制通道，用腦的生物電信號(hào)操控外部設(shè)備，并反饋調(diào)控腦的活動(dòng)，通過腦-機(jī)-環(huán)境-腦的反饋式交互，實(shí)現(xiàn)“腦控”與“控腦”。

蒲慕明表示，馬斯克現(xiàn)在做的就是“腦控”，即用植入電極獲得大腦電信息來控制外界的器件。比如，猴子玩游戲的時(shí)候，大腦會(huì)出現(xiàn)特殊的腦波，這個(gè)腦波就用來操縱機(jī)器做游戲?！斑@方面有醫(yī)療的用途，比如癱瘓的人可以操控假肢?！绷硪粋€(gè)則是“控腦”，即外界器件產(chǎn)生電信息、磁信息等來控制大腦活動(dòng)。

蒲慕明認(rèn)為，最理想的是一個(gè)閉環(huán)，大腦控制外面的器件，器件和外界環(huán)節(jié)有交互作用，得到反饋回去改變大腦輸出的信息?！斑@是我們的目標(biāo)，這是做腦機(jī)接口的最終目標(biāo)，現(xiàn)在都做不到，馬斯克做了‘腦控’部分，我們是希望做到一個(gè)閉環(huán)式的腦機(jī)接口?！?/p>

蒲慕明同時(shí)指出，腦機(jī)接口領(lǐng)域往前走仍存在著很大的障礙，一些重大的科學(xué)問題需要解決。第一大問題就是如何解碼大腦信息？他認(rèn)為，現(xiàn)有的收集腦波信息、在用人工智能算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法把大腦的腦波所代表的信息解碼，“這是表面上的解碼，并不是真正理解大腦活動(dòng)。”

蒲慕明進(jìn)一步對澎湃新聞?dòng)浾呓忉尩?，現(xiàn)在主要是靠大數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)還不夠精確，“不知道它什么意思，要去對應(yīng)?！彼J(rèn)為未來腦電應(yīng)該更精細(xì)，數(shù)據(jù)也更多，“但是假如你知道環(huán)路是什么樣的，那就更好了。你知道這個(gè)環(huán)路代表的是這個(gè)指頭動(dòng)，那個(gè)環(huán)路代表那個(gè)指頭動(dòng)，你在上面記錄到了，你就知道得很清楚，現(xiàn)在還沒有這個(gè)能力?！?/p>

腦機(jī)接口面臨的第二大問題則是如何調(diào)控大腦狀態(tài)？“需要刺激什么位置，這就更困難了，如果不知道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，刺激到底能夠產(chǎn)生什么功能，我們等于完全是盲目地做刺激?！?/p>

蒲慕明在演講中介紹，中國的團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將柔性電極陣列植入清醒獼猴，“猴子在完全清醒的情況下同時(shí)記錄上千個(gè)通道，能夠看到單一神經(jīng)元的放電，我們得到的信息量已經(jīng)很多了，從這里面解碼，知道它是做什么?！?/p>

“現(xiàn)在經(jīng)過我們理解它信息帶有的含義，猴子已經(jīng)可以開始玩游戲了?！逼涯矫魈岬?，“這個(gè)技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展和美國的差距是5-10年，現(xiàn)在上海市有一個(gè)項(xiàng)目的支持，我相信5年之內(nèi)我們可以和馬斯克的技術(shù)并駕齊驅(qū)?！痹谒磥恚R斯克的腦機(jī)接口公司在微小化、無線傳輸和系統(tǒng)集成化方面做得更好。

他同時(shí)對澎湃新聞?dòng)浾邚?qiáng)調(diào)，其目標(biāo)并不僅限于追趕馬斯克的技術(shù)，“方向不一樣，我們的愿景更大，要花很多功夫做閉環(huán)的腦機(jī)接口?！?/p>

談及龐大的腦計(jì)劃所需要的人才支撐，蒲慕明表示，近年來很多的青年科學(xué)家海外留學(xué)歸來，“年輕人很多，還是很有希望的?！?/p>