日本“脑科学时代”计划纲要简介

随着世纪之交的来临,对脑的奥妙的探索越来越受到人们的重视,脑科学将在21世纪的自然科学的发展中占据重要的地位。90年代以来,欧美都相继开展了大规模的脑科学研究计划。在这个历史背景下,日本经过长时间酝酿后,于1996年推出了“脑科学时代”（TheAgeofBrainScience）庞大计划纲要（以下简称“纲要”）,拟在20年内,以每年1000亿日元的支持强度,大力推进脑研究,将使日本的脑科学达到甚至领先于国际水平。“纲要”由三个部分组成。首先分析了目前国际脑科学研究现状及日本施科学研究中存在的问题;其次,针对脑科学未来的发展方向…     

2022年脑科学与类脑智能发展态势

脑科学是理解人和自然的“终极疆域”,现已成为重要的科学和技术前沿领域之一。该文主要从研究计划、研究进展、产品研发与产业发展的视角分析2022年脑科学与类脑智能领域的进展,并对未来发展趋势加以展望。2022年,美国、中国等国家/地区的脑计划取得较大进展;在脑图谱绘制、脑发育与脑认知功能解析、脑疾病机制探索及类脑智能技术与产品开发方面取得重要研究突破;脑疾病药物研发管线丰富,将推动相关产业快速发展。未来,借助各类新技术,研究人员将在多尺度解析脑认知功能,识别其中的功能障碍,开发出多种有效的脑疾病治疗药物;脑科学与人工智能等领域相互借鉴,推动类脑智能领域快速发展并广泛应用;数据治理和伦理安全的突破有助于脑科学与类脑智能研究的良性发展。     

神经科学和类脑人工智能发展:机遇与挑战

脑科学研究不仅是当前国际科技前沿的热点领域,也是理解自然和人类本身的"终极疆域"。在21世纪第二个十年,神经科学和类脑人工智能革命性突破不断涌现,脑研究领域迎来"第二次浪潮"。对神经科学和类脑人工智能的发展趋势、全球主要国家和地区在神经科学和类脑人工智能领域的重大科技突破与战略布局进行梳理,形成我国发展神经科学和类脑人工智能的时代和国际背景;分析我国在该领域面临的机遇和问题,提出充分重视发展神经科学和类脑人工智能技术的必要性和紧迫性、建立强有力的工作机制、工程化设计筹划重大科技项目等建议。     

加强推进重大精神疾病的研究

正脑科学研究是人类认识自然和认识自我的最大挑战之一,此研究热潮正在世界范围内兴起.西方发达国家纷纷推出大型战略性脑科学研究计划,其中2013年美国总统奥巴马宣布启动的"脑计划"(BRAIN Initiative),此计划侧重于研发新型脑研究技术,目的在于探索大脑功能的神经环路结构基础和功能.欧洲联盟"人脑计划"所关注的是利用已知脑连接图谱数据,应用超级计算机来"模拟脑".日本启动的"脑科学与教育"计划,将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务,进行面向教育理论和实际的应用     

单神经元分辨水平的小鼠全脑网络可视化

脑科学是当今国际科技研究的前沿领域。脑是最复杂的器官,其中尚有诸多重大的基础科学问题有待解决。开展脑科学研究需多学科人员协同攻关,对于建立新学科将有极大的促进作用,对于人类健康和社会发展具有巨大的推动作用。简述了神经科学在结构成像方面的基础性需求,介绍了小鼠全脑可视化的发展历程以及近几年的代表性研究,并展望了全脑可视化研究的发展趋势,对可能存在的难点予以说明。     

脑科学和脑功能MR成像

目的：在对大脑认知功能进行脑功能成像研究之中,随着磁共振成像技术的发展,人们现在可以对脑的认知功能,如视觉、运动、语言和记忆等功能中枢进行成像。本文首先介绍了脑科学的发展历程,并从脑功能MR成像的方法出发,分析了其成像机理,探讨了用脑功能MR成像为手段对脑科学—认知科学进行的方法研究,最后对脑功能MR成像应用于脑科学的研究作了展望。     

为中国脑计划呐喊

正以阐明脑和神经系统工作原理和运行机制为目标的脑科学(神经科学)最近掀起新的高潮.美国、欧盟、日本等相继推出了各自的脑计划.鉴于脑科学在整个自然科学领域中的前沿地位和重要性,以及经济、社会发展对这个学科的重大需求,中国神经科学家们以不遑多让的历史使命感,大力呼吁推出我国自己的脑计划,通过我国脑科学研究的跨越式发展,回应西方发达国家在这一领域的强势出击.两年来,在有关部门的领导下,中国脑计划的筹划工作沿着一条基本正确的轨道不断往前推进.作为一项重大     

我国脑科学研究战略部署及发展情况浅析

脑科学研究对于人类不断认识自身与世界有着重要意义,近年来主要发达国家纷纷制订脑科学研究规划,加大对脑科学研究的投入,力图占领这一领域的研究制高点,并推动相关产业的进步。分析了世界脑科学发展的总体态势,介绍了我国脑科学研究的总体部署和突出进展,并探讨了脑科学研究的发展前景。     

神经功能成像及其在重大脑疾病中的应用

根据第101期双清论坛"神经功能成像及其在重大脑疾病中的应用"的报告内容,简述了功能神经成像技术与方法的现状与发展趋势,介绍了近年来基于成像技术的重要脑科学研究成果和临床转化研究面临的挑战,并提出了神经功能成像及其在重大脑疾病应用中的主要研究方向和科学问题的设想.     

也谈谈“中国脑计划”

正最近两年,"脑科学"、"脑计划"成了热门词语.似乎周围的人都在谈论脑科学,科研一线的脑科学家们在谈论,其他领域的科学家们、非科学家们也在谈论脑科学.在广泛谈论脑科学的同时,大家谈论更多的是"中国脑计划",逐步从开始的"应不应该做",到后来的"应该做哪些领域、做哪些技术".第一个问题,就不需要过多探讨了.即使没有欧洲、美国、加拿大、日本等纷纷启动的脑计划,中国也一直在做脑科学相关的研究.从国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等,都一直在支     

神经科学和类脑人工智能发展:未来路径与中国布局——基于业界百位专家调研访谈

21世纪未来三十年,神经科学和类脑人工智能革命性突破将不断涌现,我国神经科学和类脑人工智能面临前所未有的发展机遇和挑战。现通过访谈调研业界专家和征集反馈意见,对2020—2050年我国经济社会发展面临的战略需求、实施相关重大科技研发计划的必要性和可能组织形式、神经科学和类脑人工智能布局和发展步骤以及具体目标进行了系统展望。建议我国神经科学和类脑人工智能未来规划布局可在国家重大科技项目"脑科学与类脑研究"和"人工智能2.0"主题的基础上,细分为3大重点方向(基础神经生物学、神经精神性疾病、类脑人工智能)和2大支撑性领域(变革性神经科学技术、支撑平台)。同时,加强对神经生物医药及生物医学工程产业和人工智能产业的培育和支持,以在全球创新产业链的建立和人类社会新一轮发展中发挥引领作用。     

编者按: 脑成像与脑网络

揭示脑的奥秘是人类面临的最大挑战之一。神经元是构成神经系统结构与功能的基本单位。神经元与神经元之间通过突触实现信息交互,并构成神经环路或神经网络。神经环路有局部的,也有跨脑区或长程的,甚至全脑尺度的。神经环路则是脑实现神经信息处理的基本单元。若干神经环路构成脑网络。脑网络研究已经成为脑功能与脑疾病研究领域的热点。 在国家自然科学基金委员会和科技部“973计划”等项目的支持下,我国科学家在这一领域已经开展了卓有成效的工作。2011年第393次香山科学会议“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”曾对此进行过比较深入的研讨。为促进对该领域现状及发展的了解,本期汇集了2篇述评和2篇研究论文,作为脑成像与脑网络专题发表,以飨读者。 利用9.4T功能磁共振成像(fMRI)获得轻度麻醉状态下大鼠静息状态及刺激激活的数据,通过互相关分析构建节点之间的相关系数矩阵并计算相应的网络参数,赖永秀等人报道了大鼠感觉运动系统静息态脑网络的研究成果,发现感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性。 扩散磁共振成像(dMRI)的出现为大脑结构与功能研究提供了全新的检测手段,雷皓等报道了小动物高分辨扩散磁共振成像数据分析方法,为小动物脑dMRI研究提供了统一图像模板与完善的计算方法,对于检测神经纤维微观结构的变化,以及临床诊断,将具有极其重要的意义。 神经环路功能变化的实时在体监测是研究脑网络不可或缺的手段,曾绍群等评述了基于声光偏转器的快速无惯性随机扫描双光子显微成像技术的研究进展及发展趋势,指出该技术的进一步发展将为神经活动观测提供一种全新的方法,从而极大地推动脑科学研究的发展。 针对哺乳动物全脑的神经元网络成像,龚辉等从空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面评述了光学显微水平全脑成像方法的研究进展,并讨论所面临的挑战。他们指出,要在全脑尺度获取突起水平分辨率的结构与功能数据,光学成像方法最为成熟。华中科技大学研制的MOST系统,率先获得了一系列高分辨率的完整大脑解剖数据集,该成果将在神经元网络的构建和脑功能与疾病研究中发挥重要作用。 我们期待更多、更好的有关脑成像与脑网络的论文发表,以更广泛和深入地促进我国脑科学研究领域的学术交流。     

神经科学研究的一些进展

现代神经科学或脑科学研究始于30余年前。1953年Eccles 曾根据细胞内记录技术的研究,总结了“Neurophysiological Basis of Mind”一书。人们会问:一只微电极刺进一个神经细胞究竟能了解到多少行为、特别是意识的机制。然而,神经科学工作者确实沿着从神经元到脑的道路,探索着新的技术,发展着新的概念。     

空间脑科学研究的回顾与展望

人类大脑是自然界最复杂的系统之一.大脑结构与功能之谜是人类认识自身的终极疆域,对于推动科技创新发展与人类文明进步具有极其重要的意义.载人航天是现代科技革命的重要领域之一,美国、俄罗斯等航天大国已利用空间资源开展脑科学研究.我国空间站的建设,将提供空间脑科学研究的系统创新平台,极大地推进中国空间脑科学计划进程.本文综述了在空间环境或模拟空间环境下,脑发育及生物学机制、认知规律与机制、生物节律和睡眠对脑功能的影响、群脑协同等方面的空间脑科学研究进展,并简述和展望了我国空间脑科学研究的发展方向.     

人类脑计划与神经信息学

了解脑及其功能是21世纪科学的重大挑战之一。神经信息学是神经科学与信息科学相结合的交叉学科。目前的“人类脑计划”旨在加强脑功能的基础研究,并开发用于分析、整合、合成、建模、模拟与提供各种数据的工具。中国应参与人类脑计划,为发展神经信息学作出贡献。     

90年代是“脑的十年”

三、四年前,一批美国科学家发动了一场科学宣传运动,旨在提高人们对脑研究重要性的认识。他们与美国科学学会、政府机关、国会和私人机构人员就脑研究的重要性进行了广泛接触和讨论,结果在1989年形成一个联合提案—“命名1990年1月1日开始的10年为脑的十年”,由来自10个州的85名议员提出,并获得美国国会表决通过。除了全国地球物理年外,这是美国国会首次对一个具体的科学领域作出决议,且有效时间长达10年之久。国际脑研究组织(IBRO)欢迎这一推动脑研究的有力措施,并力促其成员机构请求本国政府支持这个决议,以使“脑的十年”成为全球性行动。     

脑与认知科学研究的现状与前沿

正研究和揭示大脑在生理和病理状态下的工作机制,一直是脑与认知科学的重要研究内容和目标.虽然脑与认知科学领域已经取得了一系列重要的研究成果,但仍然面临巨大的挑战.因此,各国都在加大投入,推动技术创新,开展多学科交叉、多层次的脑与认知科学研究.2013年美国启动脑科学     

胶质细胞:脑功能与疾病研究不可或缺的领域

正人类有别于其他动物的根本在于人类独特的大脑.解密大脑工作原理,促进人脑健康,是自然科学领域最有吸引力、最具挑战性的命题.2013年以来,美国、欧洲联盟相继提出了各自的脑研究计划;在国内学术界不懈努力和政府的高度关注下,中国脑计划也在酝酿之中,并且推出在即.在制定中国的脑研究计划时,审慎分析美国、欧盟脑计划的内涵,对于发挥我国脑科学研究后发优势,形成特色,实现超越,无疑具有重要意义.     

编者按: 脑与认知科学研究的现状与前沿

研究和揭示大脑在生理和病理状态下的工作机制,一直是脑与认知科学的重要研究内容和目标.虽然脑与认知科学领域已经取得了一系列重要的研究成果,但仍然面临巨大的挑战.因此,各国都在加大投入,推动技术创新,开展多学科交叉、多层次的脑与认知科学研究.2013年美国启动脑科学     

综述: 光学显微水平全脑成像方法的研究进展

在全脑水平研究哺乳动物复杂的脑神经网络是现代脑科学的重要研究目标之一,但由于缺乏合适的研究方法,已有的研究还局限于高等动物的局部脑回路或低等动物的脑网络．为了实现大范围的高分辨三维成像,近10年来,发展出了一些光学显微成像新方法,已经或有希望应用于哺乳动物全脑的神经元网络成像研究中．本文对上述方法进行了归纳和比较,综述了各种成像技术在空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面的性能表现及面临的挑战．