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大脑是人类认知的黑洞?揭秘世界各国脑研究计划

2016-01-10 11:40 ·

2016年1月10日讯,“中国脑计划启动的时间,最晚可能不会迟于2016年。”这是科学家团队在经过数年反复论证后做出的一个预测。不久前,中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明透露,“中国脑计划”有望公布。据悉,议定中的由科技部、国家自然基金委牵头的中国脑计划,在经过国内专家两年时间数次讨论及论证后,已向主管部门提交,预计最晚可能不迟于2016年启动。该计划作为我国6个长期科学项目工程中的一个重要项目,将受到长期资助,时间长达15年。

时至今日,大脑依旧是人类认知的黑洞。人类大脑大约有1000亿个神经元,它们如何连接以及连接错误导致精神错乱或是出现严重的神经性疾病,目前人类并没有弄清楚其中的奥秘。鉴于此,脑科学被发达国家视为科研领域“皇冠上的明珠”,并得以蓬勃发展,成为近20年来发展最快的学科之一。美国总统奥巴马在会见科学家时表示:“作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示(大脑这一)两耳间三磅重物质的奥秘。”

正是在此大背景下,欧美国家纷纷一掷千金,相继出台新的脑科研计划。2013年4月,美国总统奥巴马推出“推进创新神经技术脑研究计划”,简称“脑计划”,旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图,并最终开发出针对大脑疾病的疗法。奥巴马表示,“现在是太空竞赛以来,美国的研发水平达到新高度的时候了”,一语道破美国出台“脑计划”的深层动机——抢占脑科学研究战略制高点。他说“我们在人类基因组绘图中每投入1美元,就会给我们的经济带来140美元的回报。”

在国际上,科学家公认“脑计划”的意义可与人类基因组计划相媲美。有人预计美国将为脑计划投入经费45亿美元。无独有偶,欧盟委员会也于2013年将石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目”,并为此设立专项研发计划,每项计划将在未来10年内分别获得10亿欧元的经费。日本则于2014年10月制定了“脑科学时代”计划,主要研究精神病和神经性疾病的诊断治疗方法。德国、英国、瑞士等也不甘落后,纷纷推出了本国的神经科学研究计划。

面对脑科学这一人类科学的高峰,谁能率先登顶,不但可以收获可观的经济和社会效益,更有望在科学创新上独领风骚,我国当然也不能落后。


科技大突破 | 记忆植入已经实现!

原创 2016-01-09 16:14 ·

《黑客帝国》中的尼奥通过植入记忆迅速练成了一身好功夫。而诺贝尔生理学或医学奖得主利根川进的实验室,为将这一科幻技术变为现实奠定了基础。

在利根川进的实验室中,麻省理工学院的史蒂夫·拉米雷斯已经能操控老鼠的记忆了!

利根川进

史蒂夫·拉米雷斯

这项非凡成就背后的重大技术进展,是被称之为“光遗传学”的新工具。它可以使研究者进入研究对象的大脑,以神经沟通的速度——毫秒级的程度来调整研究对象的大脑。

光遗传学结合基因工程与激光科技,帮助科学家将光纤电缆植入实验小鼠保留记忆的大脑区域。经过基因改造的小鼠的神经元对光敏感。当光纤电缆将光传递给小鼠的光敏脑细胞时,这些光敏脑细胞就像被装上了开关,使得科学家可以开启或是关闭记忆。

实验 一

科学家将实验小鼠关进有红墙的房间,对它的脚进行轻微电击,使小鼠有了房间很危险的记忆。

“红色房间好怕怕!”

接着,把小鼠换到蓝色房间。起初小鼠快乐地探索着周围的环境。但当科学家启动保留恐惧记忆的神经元时,小鼠立刻就停住了。

说明小鼠恐惧记忆的开关被已科学家掌握。

科学家甚至还对小鼠植入了一段假的记忆!

实验 二

第一天,科学家们将另一只实验小鼠放进红色房间,但没有电击它。这只小鼠觉得红色房间很安全。

第二天,科学家们将小鼠移到蓝色房间,在轻微电击小鼠的同时,科学家启动了红色房间的记忆。

于是当第三天将小鼠放回红色房间的时候,尽管没有电击,小鼠仍怕的不敢行动——对红色房间恐惧的假记忆被成功植入小鼠的脑中。

国家地理频道推出全新系列《Breakthrough科技大突破》,由布莱恩葛瑟、朗霍华Ron Howard、史帝芬麦可斯、强纳森考克、马克道利和寇特塞扬加担任监制,探讨顶尖大学和研究机构在科学探索上的突破,以及这些走在时代尖端的创新和进展,未来会对我们的生活产生什么样的影响。本系列节目鲜活地呈现这些科学突破背后的故事、人物和技术,并告诉观众它们正如何改变我们的世界。

本系列每集节目都由好莱坞的远见之士担任导演,例如安杰拉贝瑟Angela Bassett (《全面攻占:倒数救援》)、彼得博格Peter Berg (《超级战舰》导演)、保罗贾麦提Paul Giamatti (《巴尼正传》)、艾基瓦高兹曼Akiva Goldsma (《我是传奇》制片)、朗霍华(《决战终点线》导演)和布莱德雷纳Brett Ratner (《X战警:最后战役》导演)。另外,《科技大突破》也邀请到杰森贝特曼(《老板不是人》)与安卓亚布洛迪(《欢迎来到布达佩斯大饭店》)担任旁白。

《科技大突破》中介绍的科学发现来自各个不同的领域,包括脑科学、长寿、水源、能源、世界性流行病和半机械人科技。创新往往发生在转瞬之间,发生的地方可能在战场上、游乐场上、超级对撞机里、国际太空站上、智能住宅或智能汽车里,这些都改变了现代人的生活。本系列节目探讨科学家为了落实这些创新发挥的勇气、想象力、热情和自我牺牲。

《对抗流行病》由彼得博格执导与担任旁白。正如科技在战时会大幅跃进,2014年开始的伊波拉感染爆发,也让医学被迫与其所对抗的病毒,一起飞快地适应及进步。这种恐惧带来了一场革命,世上所有病原体可能都会因此被消灭,本节目将会记录这种重大改变发生的过程。在前线预防与控制疾病的科学家和医疗人员,也正在寻找突破性的方式来对抗传染病毒,从抗体、疫苗到能预测病毒扩散的计算机程序,这些救命工具会在我们目前面临的危机里进行测试,一旦经过考验,未来将应用在更多致命的病毒上。

《半机械人》由保罗贾麦提执导与担任旁白。你有可能认识或本身就是一位「半机械人」——受到嵌入式科技协助或强化的人,例如义肢或心律调节器。但科技的进步即将让我们跨越替换部件、进入新的领域。它们正在扩展我们的感知范围、改变人体与心智的本质。生物与科技突破性的结合,会让我们变得更强壮、敏捷和聪明。但随着自然世界与人为世界合而为一,我们会成为超越人类、甚至有别于人类的物种吗?

《大脑解碼》由布莱德雷纳执导,安卓亚布洛迪担任旁白。人脑是已知宇宙中最复杂的物体,三磅重的组织竟可决定人类的胜利与哀愁。数千年来,我们一直猜测脑中的种种,如今我们终可凭借工具探索脑部最深的区域,并且得到重大发现。这些突破或能解释意念之谜,进而让成千上万的人,免受昏迷与其他重大疾病所苦。

《面对老化时代》,由朗霍华执导与担任旁白。从有历史记载开始,人类持续在寻找青春之泉。从某些方面看来,我们可以说是成功了。科学的进展协助延长了人类寿命,治愈了多种曾经让数百万人在六十岁前丧命的疾病,现在活到八十岁已很平常。但我们遇到了新问题。我们正致力于延长患者临终前的时间,但我们需要延长的不只是寿命,还有健康期。一组开创性的科学家,相信他们已知道如何瞄准和减缓老化机制。掌握这些突破的同时,他们也努力改变治疗老化疾病的方法,以及人们对寿命和老化的见解。但不只是医疗界需要大幅改变心态,政客和政策制定者也一样。

《创新能源》由艾基瓦高兹曼执导,杰森贝特曼担任旁白。我们身边有很多还没有被利用的干净能源,有朝一日这些能源也许可以取代化石燃料。想找出利用能源的新方式,必须仰赖一群很特别的科学家和工程师,这些人具备了专业技术、想象力和无比的专注。这个小时的节目内容,介绍了一些很有创意的替代性能源计划及推动这些计划的人。比方说工程师路易密肖要做一台龙卷风机,利用龙卷风产生的能源。还有美国国家点火设施的一个研究团队,他们打算藉由受控的核融合作用来拯救世界。

《水资源启示录》由安杰拉贝瑟执导与担任旁白。加州已经来到浩劫边缘。这个州的未来将会旱灾频仍,损失数十亿农业收入,及失去数以千计的就业机会。但是加州面对的挑战并不特殊,世界各地的政府,都必须想办法解决人口增加及淡水供应减少的问题。贝瑟在节目中把焦点放在试图改变世界的人身上。比方说珊卓波斯特尔;科罗拉多河为了供水给美国西部而被改道之后,科罗拉多河三角洲就干涸了,珊卓波斯特尔正在想办法把水重新引进这个地方。还有亚伦曼德尔,他的太阳能海水淡化计划,提供了一个可以保存及再利用这种珍贵资源的方式。还有要求在埃塞俄比亚偏远村庄,兴建集水塔的意大利建筑师阿图洛维特利。

美国国家地理频道(NGCI)通过不断创新的节目,鼓励观众以独特的观点探索周边的世界。

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