人脑工程探索路上坎坷前行

2013年03月12日 00:59   中国证券报-中证网   

  海外新技术探究·人脑工程,堪称科学界最难攻克“堡垒”

  本报记者 陈晓刚

  欧盟委员会1月底宣布,人脑工程已入选“未来新兴旗舰技术项目”,将设立专项研发计划。该计划将在未来10年内获得10亿欧元的经费。无独有偶,2月12日,奥巴马在第二任期的首个国情咨文中,称脑研究是政府应该投资的“好主意”之一。据美国媒体披露,奥巴马政府有望最早在3月出台一项探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图的研究计划。这一计划将耗时10年、投资数十亿美元。

  欧美双双“锁定”人脑工程,意味该产业未来前景不可限量。业内独立研究机构SHARPBRAINS发布的研究报告显示,自2009年金融危机过后,人脑工程领域的产业规模持续增长,2012年相关产业规模约为10亿美元,2020年有望增长至60亿美元。不过,人脑工程领域由许多小型企业组成,对于战略投资者来说,仍需要对该产业进行更细致的观察以及更专业的了解。

  人脑工程的探索之路也难言一帆风顺。业内专家警告称,尽管近年来相关科学研究日益深入,然而对人脑高级功能的研究,在很大程度上仍是未知领域。人脑科学仍然是现代人体科学中未知因素最多的领域,是科学界最难攻克的“堡垒”。

  欧美计划加大研发力度

  欧盟委员会指出,对人脑的研究及相应的技术研发至关重要。这不但有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗,同时还可揭示人脑的高能效、高可靠性之谜,对人工智能研发具有重大作用。根据欧盟委员会的决定,人脑工程研发计划将由瑞士洛桑联邦理工学院教授亨利·马克拉姆(Henry Markram)牵头,由87个来自世界各地的研发团队承担任务,力争以神经系统学、医学应用、计算机三大领域为突破口开展研发计划。研发团队日前发布声明称,先期将建立信息和传播技术(ICT)研究平台,由上述三大领域专家将相关研究进行汇集,初期费用将达11.9亿欧元。先期费用约6.43亿欧元将从欧洲议会划拨,待到平台应用价值显现后,再计划吸取部分行业以及公众投资。

  在研发规划上,欧盟研发团队表示,第一阶段为“上升期”,预计耗时两年半,主要聚焦于ICT研究平台的搭建;第二阶段为“操作期”,预计耗时4年半,ICT研究平台将开始收集分析相关数据,并将由神经系统学、医学应用、计算机方面专家展开研究;第三阶段为“持续期”,预计耗时3年,在先前的研究工作同步推进之际,聚焦于获得“金融方面的自我持续发展”能力,确保研发成果成为欧洲科学、工业界的“永久资产”。

  美国方面的研究计划细节还不得而知。但据媒体披露,研究计划名为“脑活动绘图”(Brain Actvity Map),参与者包括国家卫生研究院、国防部高级研究项目局、国家科学基金会等联邦机构,一些私营研究基金会以及神经学家和纳米科学家组成的团队。

  不过,“脑活动绘图”也面临一些变数。部分学者称,目前人类对于人脑的研究还非常有限,“甚至连一只苍蝇的脑部都没有研究清楚”,整个计划的可行性值得质疑;还有观点认为,美联邦资源是否做到了“优化配置”存在疑问,美政府不应该在单独一个项目上投入巨资,更何况该项目还缺乏明确目标,“大型项目并不利于以个人探索发现为动力的科学发展”;另外,由于当下美国政府财源紧张,究竟该项目最终能够获得多少拨款,尚是未知数。

  最难攻克的“堡垒”

  上世纪50年代,科学界开始对人脑研究发生兴趣,但受制于设备方面,相关研究仅局限针对动物的脑部进行。到了60、70年代,科学家针对人脑的前额皮层进行了一些研究。随着计算机技术、核磁共振成像技术等取得了突破,人脑科学研究开始成为世界热门的前沿科研领域。各主要经济体纷纷于90年代制定了脑科学研究的长远计划,美国政府命名90年代为“脑的10年”,支持发展神经科学,促进脑的研究。日本继1986年制定并实施将脑研究放在重要位置的《人类前沿科学计划》之后,又于1996年推出了“脑科学时代”的为期20年的脑科学计划纲要。在我国,脑功能研究列入了重大基础科学研究计划——“攀登计划”。

  由于神经信息学是人脑研究的核心内容。1996年,以美国为首的神经信息学工作组建立了国际性科研计划——人类脑计划,参与国包括英、德、法、日等19国,旨在组织和协调全世界神经科学和信息学家共同研究脑、开发脑和创造脑。2001年,我国科学家也加入了该计划。

  进入21世纪以来,随着相关理论的完善和新实验工具的涌现,大脑最深层的一些奥秘开始浮出水面。研究人类认知过程与大脑的关系成为可能。2006年,美国研究人员成功绘制出老鼠大脑基因图谱。由于老鼠与人类90%的基因存在相似性,这一成果被认为向解开人类大脑之谜迈出了重要一步。2008年,日本科学家发明出用图像显示人脑活动的技术,世界上首次将人脑的直观活动图像化。2010年,美国推出“人类连接组计划”,通过扫描上千名健康成年人的大脑,比较他们大脑各区域神经连接的不同,以及如何由此导致认知和行为方面的个体差异,计划最终描绘出人类大脑的所有神经连接情况。2012年,利用超级计算机技术,加拿大科学家创造了具备简单认知能力的虚拟大脑。

  不过,未来人脑科学向前推进的难度正在日益加大。虽然只有1.5公斤左右,但却由1百多亿个神经细胞组成的大脑是人体中最复杂的部分,也是宇宙中已知的最为复杂的组织结构。大脑是人体的神经中枢,人体的一切生理活动都是由大脑支配和指挥的。大脑的复杂性,还在于神经细胞在形状和功能上的多样性,以及神经细胞结构和分子组成上的千差万别。中国复旦大学脑研究院学术委员会主任、中科院院士杨雄里指出,“人们不可能像基因组计划标识出每个基因一样给每个神经元打上标签”,未来研究的困难之处不仅在于人脑的细胞数量太多,更在于大脑的活动是动态的、因环境而变化,而且在不同层次上又有不同性质的问题。

  杨雄里认为:“这些年容易研究的‘奶油’已经吃得差不多了,剩下的往往是难啃的硬骨头。”

  人脑工程领域缺乏领军企业

  SHARPBRAINS发布的研究报告显示,2005年人脑工程领域产业规模仅为2.1亿美元,去年已增至10亿美元,到2020年有望进一步扩大至60亿美元。在该领域,可细分为两大部分:软件应用(相关数码在线应用设备,可检测、评估、提高神经学应用功能)以及基于计量生物学的硬件应用(测量与神经学有关的人体生理反应,如心率变化以及脑电图变化)。

  SHARPBRAINS提供的数据显示,目前,该产业由数百家小型企业组成,缺乏领军企业。对于战略投资者来说,仍需要对该产业进行更细致的观察以及更专业的了解,目前并非对该行业进行战略投资的良机。

  目前该产业内有5大领先企业:Brain Resource(澳大利亚交易所交易代码:BRC)、CogState(澳大利亚交易所交易代码:CGS)、Emotiv(未上市)、Lumos Labs(未上市)和Neuro Sky(中文名:神念科技,未上市,其大中华区总部位于中国无锡国家传感信息中心)。另外,近来拜耳公司与CogniFit、默克公司与CogState均在人脑工程领域开始携手合作。据悉,Lumos Labs和Neuro Sky在今年可能将启动首次公开募股(IPO)程序。

  在A股市场中,涉及脑部医疗的企业包括:冠昊生物(300238)、西藏药业(600211)、乐普医疗(300003)、复旦复华(600624)等。在欧盟宣布人脑工程入选“未来新兴旗舰技术项目”后,上述个股一度联袂上涨。

  欧洲病理学家在“大脑日”展示人脑。

  CFP图片

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