由于腦科學(xué)研究具有重大的科學(xué)意義和廣闊的市場(chǎng)需求，相繼被世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家列為科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，并各自啟動(dòng)了宏大的腦科學(xué)研究計(jì)劃。1995年，國(guó)際腦研究組織(IBRO)在日本京都舉辦的第四屆世界神經(jīng)科學(xué)大會(huì)上將21世紀(jì)稱為"腦的世紀(jì)"。2012年，美國(guó)6位科學(xué)家提出一項(xiàng)名為"人類(lèi)大腦活動(dòng)圖譜"的計(jì)劃，經(jīng)修訂后上升為美國(guó)國(guó)家層面的大科學(xué)計(jì)劃^[4]。2013年4月，奧巴馬宣布啟動(dòng)這項(xiàng)旨在揭開(kāi)人類(lèi)大腦奧秘的研究計(jì)劃—"推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃"(簡(jiǎn)稱"腦計(jì)劃")。2014年1月，歐盟委員會(huì)宣布，人腦工程成為歐盟"未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目"之一，并將在未來(lái)10年內(nèi)獲得10億歐元的科研經(jīng)費(fèi)^[5]。2014年10月，日本啟動(dòng)了"使用整合性神經(jīng)技術(shù)制作有助于腦疾病研究的大腦圖譜"研究計(jì)劃^[6]。不同類(lèi)型的大腦研究計(jì)劃將促進(jìn)大規(guī)模高時(shí)空分辨率的記錄分析神經(jīng)元活動(dòng)、神經(jīng)回路、大腦和機(jī)器界面等新技術(shù)的開(kāi)發(fā)速度，推動(dòng)了腦科學(xué)研究的快速發(fā)展?？傊?，目前所開(kāi)展腦計(jì)劃的目標(biāo)主要是利用現(xiàn)代化信息工具，建立神經(jīng)信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的知識(shí)管理系統(tǒng)，繪制出腦功能、結(jié)構(gòu)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖譜，從基因到行為加深人類(lèi)對(duì)大腦的理解。但從目前的進(jìn)展情況來(lái)看，對(duì)于人腦的研究?jī)H處在發(fā)展初期，距離真正揭示大腦的奧秘還有很長(zhǎng)的路要走。

在各國(guó)腦計(jì)劃引起巨大反響的同時(shí)，質(zhì)疑的聲音也不斷產(chǎn)生，核心問(wèn)題是引領(lǐng)腦計(jì)劃的方向，依然是還原論與整體論整合的問(wèn)題。還原論試圖通過(guò)研究單個(gè)分子、細(xì)胞或回路等神經(jīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)元素的特性來(lái)理解整體神經(jīng)系統(tǒng)；而整體論主要關(guān)注系統(tǒng)的活動(dòng)如何調(diào)節(jié)或是反映在行為上^[7,8]。雖然在整體論方向上腦科學(xué)取得了諸如大腦皮質(zhì)功能分區(qū)、系統(tǒng)性理解感知的形成機(jī)制等成果，但腦科學(xué)研究中還原論思想仍占據(jù)主導(dǎo)位置，集中暴露了當(dāng)前神經(jīng)科學(xué)的局限性。例如復(fù)雜樹(shù)突的整合功能問(wèn)題，目前對(duì)中樞突觸的研究還局限于中樞模式興奮性突觸，而對(duì)于樹(shù)突樹(shù)的研究，特別是關(guān)于樹(shù)突棘如何激活、如何匯聚信號(hào)并整合成為神經(jīng)元胞體的興奮，仍需要深入研究。

我國(guó)的腦科學(xué)研究有良好的傳統(tǒng)和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)被列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》八大前沿科學(xué)問(wèn)題之一，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)"腦發(fā)育、可塑性與人類(lèi)智力的關(guān)系"研究，科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等部委對(duì)腦科學(xué)研究一直有較大的投入，如"腦功能和腦重大疾病的基礎(chǔ)研究" 、"神經(jīng)發(fā)育的基礎(chǔ)研究"兩項(xiàng)研究已列入國(guó)家"973計(jì)劃"和"863計(jì)劃" ，"攀登計(jì)劃"中也有相關(guān)腦科學(xué)研究的課題被列入。

全國(guó)各地也相繼整合優(yōu)勢(shì)資源展開(kāi)腦科學(xué)研究，2001年10月，我國(guó)科學(xué)家加入"人類(lèi)腦計(jì)劃" ，成為這一計(jì)劃的第20個(gè)成員國(guó)。2001年10月18日，北京大學(xué)腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)中心成立，整合了包括北京大學(xué)心理學(xué)系、生命科學(xué)學(xué)院、信息科學(xué)中心、神經(jīng)科學(xué)研究所、精神衛(wèi)生研究所和北京大學(xué)附屬醫(yī)院的部分科學(xué)家，從分子與細(xì)胞、系統(tǒng)、認(rèn)知、行為等方面對(duì)人腦的結(jié)構(gòu)和功能展開(kāi)多層次、跨學(xué)科的綜合研究，探索大腦信息加工的認(rèn)知和神經(jīng)機(jī)制，建立可以實(shí)施的計(jì)算模型。2012年8月，首都醫(yī)科大學(xué)牽頭成立了北京腦重大疾病研究院，以腦重大疾病轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究為重點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)科的協(xié)同創(chuàng)新，建立了以腦疾病臨床問(wèn)題驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目為基礎(chǔ)的學(xué)科團(tuán)隊(duì)整合機(jī)制，推動(dòng)腦科學(xué)研究的發(fā)展。2013年，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院、生命學(xué)院聯(lián)合相關(guān)的信息和材料學(xué)科組建了清華大學(xué)腦科學(xué)研究院，聚集了20多位具有國(guó)際影響力的資深科學(xué)家和青年學(xué)者，旨在致力于推動(dòng)我國(guó)神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展；并在抗衰老藥物的發(fā)現(xiàn)、腦起搏器開(kāi)發(fā)等方面也取得重要進(jìn)展。2014年，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所(MIT- McGovern Brain Institute)合作共建了腦認(rèn)知科學(xué)和腦疾病研究所，主要研究方向包括腦重大疾病和腦健康研究—腦疾病模型的建立和腦疾病的機(jī)制研究。2015年3月，上海成立"腦科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心" ，從而推進(jìn)腦科學(xué)研究和轉(zhuǎn)化應(yīng)用。2015年9月1日，北京市科委召開(kāi)"腦科學(xué)研究"專(zhuān)項(xiàng)工作啟動(dòng)會(huì)，宣布北京市重點(diǎn)開(kāi)展腦科學(xué)的研究工作。

2016年3月，全國(guó)人民代表大會(huì)審議通過(guò)了中國(guó)"十三五規(guī)劃綱要" ，提出在未來(lái)5年重點(diǎn)研究包括"腦科學(xué)與類(lèi)腦研究"在內(nèi)的100個(gè)重大工程項(xiàng)目，啟動(dòng)了以探索大腦認(rèn)知原理的基礎(chǔ)研究為主體，以發(fā)展類(lèi)腦人工智能的計(jì)算技術(shù)和器件及研發(fā)腦重大疾病的診斷干預(yù)手段為應(yīng)用導(dǎo)向的"中國(guó)腦計(jì)劃" ，該計(jì)劃將作為我國(guó)6個(gè)長(zhǎng)期科學(xué)項(xiàng)目工程中的一個(gè)重要項(xiàng)目，資助時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15年(2016～2030年)。中國(guó)腦計(jì)劃研究主要包括三大領(lǐng)域^[1]：(1)腦認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)原理領(lǐng)域：包括腦認(rèn)知功能的神經(jīng)環(huán)路和工作原理，繪制人腦宏觀神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖譜和模式動(dòng)物介觀神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)性和功能性全景式圖譜；(2)腦重大疾病診療領(lǐng)域：包括闡述腦重大疾病的致病機(jī)制、確定腦重大疾病預(yù)警和早期診斷指標(biāo)、早期干預(yù)、治療和康復(fù)的新手段和器件的研發(fā)、構(gòu)建非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的疾病模型等；(3)類(lèi)腦研究領(lǐng)域：類(lèi)腦計(jì)算理論和新一代人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型、類(lèi)神經(jīng)形態(tài)的處理器和類(lèi)腦計(jì)算機(jī)、類(lèi)腦計(jì)算系統(tǒng)所需要的軟件環(huán)境和應(yīng)用平臺(tái)、可自我學(xué)習(xí)和能適應(yīng)環(huán)境而成長(zhǎng)的機(jī)器人、腦機(jī)接口和腦機(jī)融合的新模型新方法、腦活動(dòng)調(diào)控技術(shù)等。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家的腦計(jì)劃內(nèi)容，我國(guó)腦計(jì)劃的范圍更加廣泛，涵蓋了從基礎(chǔ)理論研究到轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力的各個(gè)領(lǐng)域。

自2014年以來(lái)，在國(guó)家科技部的組織下，中國(guó)腦科學(xué)研究領(lǐng)域的專(zhuān)家經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，以腦科學(xué)研究的社會(huì)需求和腦重大疾病診療的臨床需求為導(dǎo)向，完成了長(zhǎng)達(dá)15年的中國(guó)腦計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)，相關(guān)研究已獲得全國(guó)人民代表大會(huì)的批準(zhǔn)。神經(jīng)外科作為腦科學(xué)研究的社會(huì)需求和臨床需求的提出者和直接受益者，應(yīng)充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，利用神經(jīng)外科腦疾病資源豐富以及市場(chǎng)需求廣闊的優(yōu)勢(shì)，立足于前期的科研基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)研究方向，通過(guò)與認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)影像學(xué)、生物信息學(xué)、化學(xué)、藥學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科合作的模式，建立與國(guó)際接軌的腦科學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)和資源庫(kù)，在著力于腦科學(xué)基礎(chǔ)研究的同時(shí)，重點(diǎn)研究腦重大疾病的發(fā)病機(jī)制與治療手段，以及腦機(jī)接口和人工智能設(shè)備的研發(fā)，將腦科學(xué)研究的成果快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

(一)建立腦科學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)和資源庫(kù)

在國(guó)際神經(jīng)信息學(xué)協(xié)調(diào)委員會(huì)(INCF)的合作框架和標(biāo)準(zhǔn)下，通過(guò)與認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)影像學(xué)、生物信息學(xué)、化學(xué)、藥學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科合作的模式，建立腦科學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)和腦科學(xué)研究資源庫(kù)，主要立足于國(guó)內(nèi)豐富的腦疾病資源，建立不同疾病狀態(tài)下對(duì)腦結(jié)構(gòu)和功能影響的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，為政府衛(wèi)生決策、腦科學(xué)研究、醫(yī)療保健和生物制藥產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)數(shù)據(jù)共享和信息服務(wù)。

(二)重點(diǎn)研究腦重大疾病的發(fā)病機(jī)制與治療手段

通過(guò)顱內(nèi)腫瘤、腦血管病、顱腦損傷等疾病對(duì)大腦結(jié)構(gòu)、功能的影響，利用分子生物學(xué)、神經(jīng)電生理檢測(cè)、多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)等多種技術(shù)手段，研究腦功能重塑的機(jī)制、腦功能區(qū)的精細(xì)定位及其相互聯(lián)系、腦與脊髓損傷修復(fù)的機(jī)制等問(wèn)題，確定腦重大疾病的預(yù)警和早期診斷指標(biāo)，如基因組學(xué)、血液、腦脊液、神經(jīng)影像學(xué)和腦功能指標(biāo)等，研發(fā)腦功能區(qū)精細(xì)定位技術(shù)和術(shù)中危險(xiǎn)因素預(yù)警系統(tǒng)、促進(jìn)神經(jīng)康復(fù)的藥物、調(diào)控神經(jīng)再生修復(fù)技術(shù)等，提高腦重大疾病的早期干預(yù)、臨床診療和神經(jīng)康復(fù)等的水平。

(三)發(fā)揮腦認(rèn)知功能研究的臨床優(yōu)勢(shì)

神經(jīng)外科應(yīng)發(fā)揮臨床疾病資源充足的優(yōu)勢(shì)，利用分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、多模態(tài)神經(jīng)影像學(xué)等各種技術(shù)手段，研究顱內(nèi)腫瘤、腦血管病、顱腦損傷及腦功能性疾病狀態(tài)下對(duì)人體大腦基本和高級(jí)認(rèn)知功能的影響，結(jié)合腦認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的成果，對(duì)腦認(rèn)知的神經(jīng)基礎(chǔ)原因不斷進(jìn)行認(rèn)識(shí)與再認(rèn)識(shí)，最終將腦認(rèn)知科學(xué)的研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床患者服務(wù)的終極目標(biāo)。

(四)注重人工智能技術(shù)和腦機(jī)接口設(shè)備的研發(fā)

神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致殘率較高，諸多神經(jīng)功能障礙在現(xiàn)有的技術(shù)條件下無(wú)法得到有效康復(fù)。因此，神經(jīng)外科應(yīng)緊密結(jié)合臨床需要，聯(lián)合類(lèi)腦人工智能領(lǐng)域、腦認(rèn)知研究領(lǐng)域的技術(shù)力量，研發(fā)新一代人工智能設(shè)備，將腦神經(jīng)機(jī)制和認(rèn)知行為機(jī)制進(jìn)行類(lèi)腦計(jì)算機(jī)模擬，發(fā)展新型的腦信號(hào)獲取、預(yù)處理、特征提取、變換算法等相關(guān)技術(shù)，改進(jìn)腦機(jī)接口設(shè)備的易用性、精準(zhǔn)度和抗干擾能力，推動(dòng)腦機(jī)接口設(shè)備的臨床應(yīng)用，改善患者的神經(jīng)功能障礙。

總之，神經(jīng)外科應(yīng)當(dāng)抓住中國(guó)腦科學(xué)與類(lèi)腦研究的時(shí)代契機(jī)，更加積極主動(dòng)地參與并引導(dǎo)我國(guó)腦計(jì)劃的研究工作，發(fā)揮自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，整合相關(guān)學(xué)科的技術(shù)力量，融入腦認(rèn)知、腦重大疾病的診療水平和類(lèi)腦科學(xué)研究中，促進(jìn)我國(guó)早日躋身于世界腦科學(xué)研究的先進(jìn)行列，為提高我國(guó)人民群眾的健康水平做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)略