繪製人腦圖譜難在哪？
目前，科學家已完成實驗鼠的三維腦圖譜，但人腦圖譜難度更大——科學家估計，鼠腦有數千萬個神經元，猴腦數十億個，人腦大約860億個。且要完成人腦成像絕不是增加機器就能解決的。成像後巨大的數據量，給存儲和分析都帶來了極大的挑戰。據估算，一個人腦的數據量相當於約20萬部4K高清電影。即便是中國最強大的超級計算機“神威太湖之光”，一套人腦數據就會把它的存儲空間佔滿。
為什麼有的大腦能洞見美妙的宇宙法則，有的能創作出扣人心絃的樂曲與畫作？記憶和意識是如何產生的？為揭開大腦的奧秘，中國科學家計劃為人腦中錯綜複雜的神經元和血管繪製出最精細的三維“地圖”。
領導這項研究的海南大學校長、華中科技大學蘇州腦空間信息研究院首席科學家駱清銘說：“我們期待能夠像研製‘兩彈一星’一樣，啟動中國腦計劃。”駱清銘說，“一旦有足夠的經費支持，集中力量，我們有可能在5年至10年內獲得精細的人腦圖譜。”
據瞭解，腦科學和類腦研究已被列入“十三五”國家重大科技項目。
未來將推動類腦人工智能發展
儘管國際學術界認為繪製精細的腦圖譜非常重要，但因為這項研究極為困難，學科跨度非常大，還未能獲得成果。這項浩大工程猶如給一座由近千億棵樹木組成的巨大森林拍出三維照片，既要看全整座森林，又要看清每一棵樹上的每一根細枝和每一片樹葉。
駱清銘說：“人類缺乏大腦的觀測手段，尚無法‘既見樹木又見森林’。我們要提供新的觀測手段，獲得清晰的人腦圖譜，看清神經元網絡是如何連接的，這將幫助分析腦疾病的機理，並推動類腦人工智能的發展。”
“腦連接及腦活動在時間、空間上不斷演化，給解析腦功能帶來極大挑戰，但我們有理由相信，腦功能與腦活動依賴於最基本的細胞單元，好比電路網絡依賴於其最基本單元——電子元器件。不同類型的神經元是解析腦功能的基礎，更是腦疾病診斷與治療的重要依據。”駱清銘說。
52歲的駱清銘是湖北蘄春人，出身農家，有著艱苦的求學經歷。上世紀90年代，從事光電子研究的駱清銘在美國留學期間，在世界上首次用近紅外光學的方式成像檢測出了腦的活動，所發明的技術獲得了美國專利。1997年，駱清銘放棄國外優越的條件回到母校華中科技大學。
藉助華中科技大學多學科交叉的優勢，駱清銘僅以20萬元資金和一間25平方米的實驗室啟動了腦科研項目。他說，這是真正意義上多學科交叉研究，要有生物、化學背景的人員製備樣本；有光學、機械、控制等工程技術人員研製成像儀器；還要有計算機人才，處理大數據，並將結果展示出來。
“大腦像豆腐一樣軟，將腦樣本固定並將其中的神經和血管標記出來是很難的。僅腦樣本製備的難題，我們就花了三年時間才攻克。”駱清銘說。
那些年，駱清銘承受了巨大的壓力，不知何時能出成果，但他始終帶領團隊堅持著。經過8年努力，駱清銘團隊終於研發出顯微光學切片斷層成像系統，拍出了鼠腦的黑白圖譜，於2010年底發表在《科學》雜誌上，併入選2011年度“中國科學十大進展”。這之後，他的團隊不斷取得突破，拍出了鼠腦的彩色圖譜。再後來，圖譜的色彩越來越豐富，顯示的內容越來越精細，腦結構之美讓藝術家都歎為觀止。
力爭率先完成對人類大腦的精準掃描
2016年，駱清銘團隊得到江蘇省、蘇州市和蘇州工業園的支持，獲得4.5億元投資，成立蘇州腦空間信息研究院，以工業化的方式來繪製腦圖譜。
在研究院潔淨的實驗室內，科研人員用樹脂包裹住鼠腦，形成如同膠囊大小的“琥珀”。成像儀器的金剛石刀片將浸泡在溶液中的鼠腦標本切割成1微米厚的薄片，邊切邊拍照。一隻鼠腦大約切1萬層，最後合成三維腦圖譜。
“我們已在實驗鼠身上獲得成功，正在對更高級、更復雜的靈長類動物發起挑戰，力爭在世界上率先完成對人類大腦的精準掃描。”蘇州腦空間信息研究院副院長李安安說。
駱清銘說，目前計算是最大的技術瓶頸，人腦圖譜的繪製還要等待技術的發展。
駱清銘團隊被選中參與美國腦計劃，也為歐盟和其他國家的腦計劃提供數據。但駱清銘更希望中國能夠儘早啟動自己的腦科學計劃。他說：“這項研究非常值得投入，會產生超過百倍的回報。它能促進兒童教育，推動人類對抑鬱症、帕金森、老年痴呆症等腦疾病的診斷治療。尤其是中國進入老齡化社會之後，這項研究對於延緩老年病，提高老年人生活質量，都具有重要意義。” 據新華社
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人腦為什麼難以研究？
人類可以探索時間是如何起源以及宇宙將如何終結之類的問題，但卻始終無法弄清我們的大腦本身是如何進行工作的。這是為什麼呢？
據國外媒體報道，在美國杜克大學認知神經科學研究中心的斯柯特·胡特爾看來，這個問題的標準答案應該是：“在我們已知的宇宙間，人腦是最為複雜的物體。正是這種複雜性使得我們無法在現實中模擬出簡單而精確的模型。”據悉，人類的大腦和動物的大腦區別很大，人類的大腦百分之九十是膠質細胞，但是其他的動物大腦膠質細胞比例極低，大部分動物大腦中神經元的比例更高，這就給人類科學家研究大腦製造出巨大難度。
此外，胡特爾還認為，腦科學研究中最大的障礙物應該是目光短淺，因為在進行大腦研究時，神經系統科學家們也無法突破自己大腦（經驗）的侷限。胡特爾說：“人腦中充斥著860億個神經細胞，它們之間通過錯綜複雜的神經網路相互連結。常常影響我們研究的一個不利因素是，我們往往自以為憑藉我們的經驗就可以瞭解大腦。事實上，我們的主觀經驗根本無法指引我們瞭解大腦是如何工作的。”
近年來，科學家們已經可以使用各種腦成像技術，如功能磁共振技術，觀察活動中的大腦，並測定神經元組是如何工作的。通過這些技術，科學家們已經精確地確定人腦中負責某些功能的神經中樞，如負責逃避危險狀況、處理視覺信息、做美夢和儲存長期記憶的中樞。然而，科學家們還無法弄明白這些神經網絡是如何合作，以使這些功能得以執行的。
做夢是處理事還是歸零？
一些科學家表示，大腦以做夢的形式處理複雜的情感和日常生活中經歷的事情，其他一些科學家則認為這是大腦將信息歸零的一種方式，就像電腦一樣。最近進行的一項研究發現，做夢能夠幫助我們緩解傷痛。智商越高的人越容易做夢，白天打個盹能夠讓人精力更加充沛，以更飽滿的熱情投入到工作中去。
大腦由左右腦構成，彼此對稱。左右腦協同工作，左腦側重於理性思維，善於推理，邏輯性強；右腦側重於感性思維，善於創新，跳躍性強。有趣的是，如果掐自己的左腳腳趾，疼痛感卻是在右腦完成。此外，它們還會將任何顛倒的圖像“撥亂反正”。 也就是說，如果視網膜接收到的圖像是倒立的，視神經在將圖像信息傳往大腦過程中，大腦會自動將圖像顛倒過來。更令人感到不可思議的是，即使只有半個大腦，人也能活下來。 宗合
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