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《新民晚报》:复旦大学脑科学研究院
解人脑之谜 攻克神经疾病

作者:张炯强来源:《新民晚报》2017年8月28日发布时间:2017-09-05

研究人员在观察新生雪貂

虚拟现实实验系统

复旦大学枫林校区明道楼10楼张嘉漪研究员的实验室里,小鼠正奋力在一只白色的大圆球上奔跑着,注视着围绕它的三块显示屏。蓦然,前方的屏幕上出现了一道墙,一会又显现左右通道,小鼠如身临其境,左突右闪。此时,一侧的电脑记录下小鼠在实施不同行为时脑电波的波形……这里是复旦大学脑科学研究院。张嘉漪解释道,应用这套国际先进的虚拟现实实验系统,通过对小鼠实验,有可能最终解开人脑活动的诸多谜团。

国内顶尖人才汇聚

成立于2006年的脑科学研究院是复旦大学全校性的神经科学研究实体机构、教育部“985工程”二期重点建设的科技创新平台之一,与医学神经生物学国家重点实验室“两位一体”。

这里聚集了国内脑科学高端人才,来自生物学、基础医学、药学、临床医学、中西医结合等一级学科,有中科院院士1人、教育部长江学者9人、国家杰出青年基金获得者8人。研究院有29个研究组,其主要研究方向是:脑发育及其机制神经活动基本过程、脑的高级认知功能、神经系统重要疾病机制和防治等。研究院院长马兰教授介绍说:“我们要发挥综合优势、组织跨学科的力量,强强联合,冲击全球脑科学研究的前沿。”

人脑研究迫不及待

作为全国人大代表,马兰参加全国两会时,曾多次阐述脑科学研究的重要性,提出设立脑计划的建议,她常用四个字“迫不及待”。

人类思维的物质载体是大脑,组成人脑的神经细胞数量上千亿,与银河系星体总数相当;而作为神经细胞的连接点“突触”数量,又是神经细胞的1000倍,达到10的14次方。正是这些庞大数字的细胞构成的神经环路和网络,使人类得以产生感觉、形成意识、能学习记忆,拥有思维和认知能力。然而大脑神经环路在发育过程中是如何形成的?又如何实施功能,始终是未解之谜。马兰告诉记者,虽然现代科学研究解释了大脑许多的奥秘,但总体而言,大脑依然是隐藏着大量奥秘的“黑箱子”,而脑科学则被称为人类理解自然现象和人类本身的终极疆域。另一方面,从医学角度来看,认识脑的发育形成和工作原理对于维护脑健康,治疗众多复杂的大脑疾病具有关键的意义。

促进人工智能研发

近年来,“人机大战”“人工智能”热潮又将脑科技推向了全球竞争的一个新高峰。马兰进一步介绍,由于长期进化的推动,人脑工作原理有其显著的特点和优势,借鉴这些特殊的工作原理,科学家们正在设计出精巧的、具有强大学习和运算能力的机器,或计算机算法。脑科学研究成果将促进人工智能等技术的研发,这一领域的研究突破将引领新一轮科技革命,使经济社会发展呈现崭新的局面。

科研成果不断诞生

10多年的努力,一个个脑科学难题在复旦脑科学研究院得到解答,一项项科研成果在这里诞生。马兰领衔的团队发现,已经形成的记忆被再度激活时,会引起偏向性的β肾上腺素受体信号通路的活化,导致神经元的形态和功能的可塑性改变,使已经存在的记忆得到巩固,或者被更新。这一研究对于研发治疗记忆相关疾病的药物具有非常重要的指导意义。

恐惧记忆可以消除吗?禹永春研究员研究团队发现,向脑中一个叫杏仁核的特殊细胞核团中移植未成熟的抑制性神经元可使杏仁核“年轻化”,有效地促进小鼠恐惧记忆的消除。禹永春研究组的这一发现不仅对深入理解杏仁核恐惧记忆环路有重要意义,还为人类创伤后应激综合征的治疗提供了全新的策略和思路。

脑研究的新发现有可能使失眠得以根治。黄志力教授研究团队发现,激活基底前脑胆碱能神经元引起运动皮层兴奋,并抑制睡眠中枢神经元的活性。该结果提示:基底前脑胆碱能神经元活性增强可能是睡眠深度下降的重要原因,降低胆碱能神经元活性可有效干预浅睡眠。

通过对大脑的干预还可能缓解疼痛。人们熟知疾病能引起厌恶情绪。张玉秋教授研究团队发现一种独特的突触相关蛋白信号传递通路,如果抑制该信号通路,就有可能抑制痛厌恶情绪的产生。

脑科学正孕育突破

在全球人脑研究、人工智能竞争激烈的大背景下,中国脑计划启动在即,而上海也将“脑科学与人工智能”列入《关于加快建设具有全球影响力的科技创新中心的意见》中,作为22个重大战略方向中8个基础工程之首。脑科学研究院学术委员会主任杨雄里院士指出,这对于脑科学发展是一个重大的历史机遇,意义深远。

“在光遗传学、医学影像、神经标记等新技术的强有力推动下,脑科学领域正孕育着重大突破,中国科学家在此时无疑应有所作为,在激烈的国际竞争中努力实现弯道超车。作为中国脑科学研究的重镇之一,复旦脑科学研究院将励志图强,在中国脑科学的百花园中莳花栽木,展现出独特的风采。”

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