wqhwy12345的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/wqhwy12345

博文

新年新梦想:脑科学研究策略和方法的新突破 精选

已有 4993 次阅读 2022-2-4 10:05 |系统分类:观点评述

                               新年新梦想:脑科学研究策略和方法的新突破

 每天早上一醒来,我们就要思考做什么:穿衣、起床、梳头、洗脸、刷牙、做早饭,吃早饭,上班等等。即使在睡觉之时,我们的大脑有时还在做梦。我们的思维机理是什么?做梦机理是什么?意识是什么?我们如何做出决定?我们的智慧何在?为什么有人性急有人性稳?喜怒优思悲恐惊的机理是什么?等等等等诸多疑问,至今仍然没有答案,仍然困扰着人类。因此,脑科学被誉为科学研究皇冠上的明珠,是人类科学研究需要攻克的最后堡垒。

克里克与沃森做出了二十世纪DNA双螺旋结构的伟大发现其后克里克又发现了中心法则,克里克因此被誉为“分子生物学之父”。1966年,当DNA生物学作用清晰之后,克里克将研究兴趣转向脑科学,开始科学研究的第二次生涯。在科学史上克里克第一次明确提出用自然科学的办法可以解决意识问题。克里克开始研究意识的本质,以及大脑如何产生思想的。他不仅从分子角度,还从心理学、神经解剖学以及神经生理学等各个角度,甚至从哲学角度解决问题,以期用交叉学科连通各个领域。克里克在临死前还在修改一篇论文,该论文的标题为《当你手持玫瑰,你的手指感觉茎干的粗糙,你的鼻子闻到花瓣的芳香》,试图解释的首要观点是关于人类意识的神经学原理。然而一直到克里克去世,也没有搞清楚意识究竟是什么。至今人类对意识依然没有解密,无数先辈为此而费尽心血,但大多都毫无收获而以失败而告终。

1990年美国总统布什宣布:20世纪的最后十年为“脑的十年”,旨在研究神经遗传学、神经功能的恢复、记忆减退及记忆障碍等,重点保护脑防治脑疾病,期望在预防和治疗脑病方面获得实质性突破。然而十年过去了,却进展不大。1995年,日本政府启动“脑科学时代”计划,政府宣布投入200亿美元把“认识脑、保护脑、创造脑”作为脑研究三大目标。然而20年后,目标依然渺茫。2009年,欧盟脑计划的发起人瑞士神经科学家亨利·马克拉姆(Henry Markram)夸下海口:只要十年时间,他就可以用计算机模拟出一个功能细节完备的人类大脑。为此,2013年,欧盟大手笔挥给他13亿欧元(约合99亿元人民币),并将这一“人类脑计划”项目立为“未来新兴技术旗舰项目”,该项目也成为全球最重要的脑计划项目之一。然而2019年到期了,该计划却破产了,该笔经费却打了水漂。

上述事实说明没有新策略和新方法,投入巨额经费巨大人力,也徒劳无功!

如何才能成功?历史的规律给了我们一些线索。尽管脑科学研究成功的案例不多,但依赖人类的聪明才智和坚忍不拔的努力,还是有几个科学家在脑科学上作出了出类拔萃的贡献。回顾总结他们的成功或许为我们以后的研究提供一些启示。

十九世纪末,俄国科学家巴甫洛夫研究大脑的功能,他看到狗在没有吃到食物之前便开始流口水,于是发明了一种通过刺激与食物关联来诱发狗唾液外分泌开始一连串的探索性实验。最终成功的揭示了条件反射。

二十世纪中叶,美国科学家Roger W. Sperry探索大脑功能,他切断猫、猴子、猩猩左右大脑之间的联结,发现这些动物左右大脑的功能不一致。二十世纪六十年代,美国医生应用切断大脑胼胝体来治疗癫痫,结果出现了大脑一分为二的“裂脑人”。Sperry通过裂脑人实验,成功的揭示了左右大脑功能的差异,提出了大脑不对称性的"左右脑分工理论"。

美国科学家埃里克·坎德尔的《追寻记忆的痕迹》生动的讲述了他自己如何发明一种方法来揭示大脑记忆的机理。二十世纪六十年代,坎德尔起初决定研究记忆机制,但哺乳动物的大脑太大神经细胞太多,很难检测记忆过程的基本结构和电生理的变化。通过大量分析,他决定应用海兔进行实验,海兔的神经系统仅有2万个神经细胞,多数细胞体积相当大。经过反复观察,他发现海兔的缩鳃反射可以用来研究学习记忆机制。坎德尔应用海兔实验成功的揭示了记忆的机理。

2014年,O’Keefe和他的学生莫索尔夫妇共同获得诺贝尔生理医学奖。二十世纪70年代,O’Keefe在大鼠海马中发现了位置神经细胞。90年代,莫索尔夫妇优化了研究大脑位置细胞的技术,他们所用的电极极度灵敏,可以准确记录到单个神经元放电。再将动物停留位置和神经元放电进行关联,这样就可以确定特定位置的感受细胞。通过这一方法,莫索尔夫妇发现了网络细胞。

上述脑科学研究的成功的历史表明,脑科学重大成果的取得都是研究策略和方法的突破。历史规律即抗拒不了也改变不了,只能遵守,否则遇到的只能是失败。在没有新策略和新方法之前,投入再多经费再多人力也不会有相应结果。这完全不是人有多大胆可以解决的。

2013年4月,美国政府启动“推进创新神经技术脑研究计划“(BRAIN)计划,10年投入45亿美元。该计划吸取了以前计划失败的教训,把重点锁定在“创新神经技术”上,以新技术为突破口,抓住了脑科学研究的关键,但愿这种新策略能够有所突破。

实际上,脑科学研究的难点是缺乏合适的策略和方法,不知道从何处下手进行研究。其他科学,一个新方法可以揭示许多自然秘密。而在脑科学研究之中,一个策略的突破、一个新方法发明只能揭示一个秘密,因此新研究策略的突破和新的研究方法发明才是突破脑科学的关键。我们期待新的一年能够实现脑科学研究策略和方法新的突破!




https://m.sciencenet.cn/blog-1184431-1323899.html

上一篇:[转载]值得关注的前沿:无脑动物睡觉研究
下一篇:如何识别好课题?

16 晏成和 尤明庆 吕秀齐 李剑超 许培扬 徐耀 张俊鹏 梁洪泽 范振英 宁利中 罗春元 姚伟 李宏翰 杜占池 陈志勇 杨正瓴

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (6 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-8-12 16:21

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部