脑科学研究的三大发展方向 “一体两翼”
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脑科学的三大发展方向
人类常常提到神秘的外太空，对于人类而言，宇宙中有很多未解之谜，比如暗物质与暗能量等。其实，我们的大脑里也有一个“宇宙”，人体的这个内在“宇宙”的结构是什么，以及它是如何工作的？这是我们未来所要了解的。了解这些有什么好处呢？可以归结为 3点：①理解大脑是人类理解大自然的终极目标之一，对大脑的深入理解标志着人类对大自然的更深入了解；②在人口健康方面，大脑是如此重要，我们要保护好大脑、促进智力发展，防止大脑的衰退以及脑疾病的产生，这也是脑科学未来发展的另一个重要方向；③可以有很重要的应用——模拟大脑，创造出具有像人一样智慧的机器，这是人工智能的终极目标，也是脑科学的发展方向之一。
世界主要国家都有脑研究计划，美国、日本、欧盟的脑研究计划规模都不小。中国科学家经过 4 年讨论，终于在 2018 年正式确定了“中国脑计划”的内容。中国的脑研究计划已经筹划了多年，很可能在 2019 年启动。该计划将是中国脑科技的未来。那么，它要做什么呢？
中国的脑计划具有“一体两翼”的结构，也就是脑科学的三大发展方向。①“一体”。主体结构是前面介绍的脑认知功能的神经基础，也就是网络基础，我们必须知道大脑的图谱结构，弄清楚联接图谱、结构图谱。在此基础上，搭建各种平台，帮助解析上述图谱的功能。为此，我们希望启动一个由中国科学家主导的国际大科学计划，做全脑介观层面上的神经联接图谱。对于介观图谱，不仅中国科学家感兴趣，世界各国的科学家都有兴趣。通过该计划，人们能够研究动物特别是模型动物（包括小鼠、猕猴等）的大脑图谱。②第一“翼”。研究脑疾病的诊断与治疗，形成各种新型的医疗产业。③第二“翼”。研究类脑人工智能、类脑计算、脑机接口等与人工智能相关的新技术，该领域研究对未来的人工智能产业具有重大影响。
以上是目前中国脑计划的研究方向，也是世界相关科学家公认的最好的方向。与世界其他国家的脑计划相比，虽然我国的计划启动慢，但我们的设计是目前世界上最完美的，希望它的实施也是最圆满的。
发展方向之一：“一体”——理解大脑
什么是脑认知功能？
大脑认知功能包括基本认知功能和高级认知功能。
基本的脑认知功能。我们的感觉、对外界信息的接收，包括感知觉、学习和记忆、情绪和情感、注意和抉择，这些都是基本的脑认知功能。果蝇、小鼠、猴子，甚至斑马鱼、线虫等很多动物都有这种基本功能。
高级的脑认知功能。只有灵长类以上比较高等的动物才有高级的脑认知功能。这些功能包括：①共情心与同情心——比如“你悲痛了，我也感到悲痛”；②社会认知——指在社会群体里面的认知；③合作行为——比如人的合作行为是非常特殊、非常复杂的；④各种意识——比如人的自我意识；⑤语言——比如人类的语言是其他动物所没有的、非常复杂的语言。
洞察脑认知功能的基本思路
模式动物研究。了解上述认知功能产生的机理，对于设计类人脑的下一代人工智能具有重要意义。想要设计出不仅能够理解语音、辨识语音，还能理解语义的人工智能设备，就需要知道人的大脑是怎样处理语言的。因为涉及伦理问题，所以不能直接在人体上做实验。因此要想做到这一点，必须先有模式动物。猕猴的大脑结构跟人非常相近，是很好的模式动物。于是我们先在猕猴等动物身上进行各种操作，查找工作原理，之后引申开来，看看人类的大脑哪些与此相同。
大脑神经元研究。认知功能的神经基础里面，最关键的还是要制作出全脑神经联接图谱。我们需要知道大脑里神经元的种类、类型怎样定出来。这是一项很重要的工作，目前世界各国都在做相关研究，我国也将要做。
大脑结构图谱绘制。了解了神经元类型之后，还要弄清楚各脑区每一类神经元的输出纤维跟输入纤维，以及信息要送到哪里去，这是结构图谱。有了结构图谱，我们才能摸清神经元的电活动，看看电波何时会出现，又是如何传导信息的，这就是活动图谱。全部图谱出来后，就能够解析神经环路的最终功能。