由于腦科學研究具有重大的科學意義和廣闊的市場需求，相繼被世界主要發(fā)達國家列為科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，并各自啟動了宏大的腦科學研究計劃。1995年，國際腦研究組織(IBRO)在日本京都舉辦的第四屆世界神經(jīng)科學大會上將21世紀稱為"腦的世紀"。2012年，美國6位科學家提出一項名為"人類大腦活動圖譜"的計劃，經(jīng)修訂后上升為美國國家層面的大科學計劃^[4]。2013年4月，奧巴馬宣布啟動這項旨在揭開人類大腦奧秘的研究計劃—"推進創(chuàng)新神經(jīng)技術腦研究計劃"(簡稱"腦計劃")。2014年1月，歐盟委員會宣布，人腦工程成為歐盟"未來新興旗艦技術項目"之一，并將在未來10年內(nèi)獲得10億歐元的科研經(jīng)費^[5]。2014年10月，日本啟動了"使用整合性神經(jīng)技術制作有助于腦疾病研究的大腦圖譜"研究計劃^[6]。不同類型的大腦研究計劃將促進大規(guī)模高時空分辨率的記錄分析神經(jīng)元活動、神經(jīng)回路、大腦和機器界面等新技術的開發(fā)速度，推動了腦科學研究的快速發(fā)展?？傊?，目前所開展腦計劃的目標主要是利用現(xiàn)代化信息工具，建立神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)庫和有關神經(jīng)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的知識管理系統(tǒng)，繪制出腦功能、結構和神經(jīng)網(wǎng)絡圖譜，從基因到行為加深人類對大腦的理解。但從目前的進展情況來看，對于人腦的研究僅處在發(fā)展初期，距離真正揭示大腦的奧秘還有很長的路要走。

在各國腦計劃引起巨大反響的同時，質(zhì)疑的聲音也不斷產(chǎn)生，核心問題是引領腦計劃的方向，依然是還原論與整體論整合的問題。還原論試圖通過研究單個分子、細胞或回路等神經(jīng)系統(tǒng)基礎元素的特性來理解整體神經(jīng)系統(tǒng)；而整體論主要關注系統(tǒng)的活動如何調(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制等成果，但腦科學研究中還原論思想仍占據(jù)主導位置，集中暴露了當前神經(jīng)科學的局限性。例如復雜樹突的整合功能問題，目前對中樞突觸的研究還局限于中樞模式興奮性突觸，而對于樹突樹的研究，特別是關于樹突棘如何激活、如何匯聚信號并整合成為神經(jīng)元胞體的興奮，仍需要深入研究。

我國的腦科學研究有良好的傳統(tǒng)和堅實的基礎，腦科學與認知科學被列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》八大前沿科學問題之一，強調(diào)要加強"腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關系"研究，科技部和國家自然科學基金委員會等部委對腦科學研究一直有較大的投入，如"腦功能和腦重大疾病的基礎研究" 、"神經(jīng)發(fā)育的基礎研究"兩項研究已列入國家"973計劃"和"863計劃" ，"攀登計劃"中也有相關腦科學研究的課題被列入。

全國各地也相繼整合優(yōu)勢資源展開腦科學研究，2001年10月，我國科學家加入"人類腦計劃" ，成為這一計劃的第20個成員國。2001年10月18日，北京大學腦科學與認知科學中心成立，整合了包括北京大學心理學系、生命科學學院、信息科學中心、神經(jīng)科學研究所、精神衛(wèi)生研究所和北京大學附屬醫(yī)院的部分科學家，從分子與細胞、系統(tǒng)、認知、行為等方面對人腦的結構和功能展開多層次、跨學科的綜合研究，探索大腦信息加工的認知和神經(jīng)機制，建立可以實施的計算模型。2012年8月，首都醫(yī)科大學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)學研究為重點，強化學科的協(xié)同創(chuàng)新，建立了以腦疾病臨床問題驅(qū)動項目為基礎的學科團隊整合機制，推動腦科學研究的發(fā)展。2013年，清華大學醫(yī)學院、生命學院聯(lián)合相關的信息和材料學科組建了清華大學腦科學研究院，聚集了20多位具有國際影響力的資深科學家和青年學者，旨在致力于推動我國神經(jīng)科學的發(fā)展；并在抗衰老藥物的發(fā)現(xiàn)、腦起搏器開發(fā)等方面也取得重要進展。2014年，中國科學院深圳先進技術研究院與麻省理工學院麥戈文腦科學研究所(MIT- McGovern Brain Institute)合作共建了腦認知科學和腦疾病研究所，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制研究。2015年3月，上海成立"腦科學協(xié)同創(chuàng)新中心" ，從而推進腦科學研究和轉(zhuǎn)化應用。2015年9月1日，北京市科委召開"腦科學研究"專項工作啟動會，宣布北京市重點開展腦科學的研究工作。

2016年3月，全國人民代表大會審議通過了中國"十三五規(guī)劃綱要" ，提出在未來5年重點研究包括"腦科學與類腦研究"在內(nèi)的100個重大工程項目，啟動了以探索大腦認知原理的基礎研究為主體，以發(fā)展類腦人工智能的計算技術和器件及研發(fā)腦重大疾病的診斷干預手段為應用導向的"中國腦計劃" ，該計劃將作為我國6個長期科學項目工程中的一個重要項目，資助時間長達15年(2016～2030年)。中國腦計劃研究主要包括三大領域^[1]：(1)腦認知神經(jīng)基礎原理領域：包括腦認知功能的神經(jīng)環(huán)路和工作原理，繪制人腦宏觀神經(jīng)網(wǎng)絡圖譜和模式動物介觀神經(jīng)網(wǎng)絡的結構性和功能性全景式圖譜；(2)腦重大疾病診療領域：包括闡述腦重大疾病的致病機制、確定腦重大疾病預警和早期診斷指標、早期干預、治療和康復的新手段和器件的研發(fā)、構建非人靈長類動物的疾病模型等；(3)類腦研究領域：類腦計算理論和新一代人工神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型、類神經(jīng)形態(tài)的處理器和類腦計算機、類腦計算系統(tǒng)所需要的軟件環(huán)境和應用平臺、可自我學習和能適應環(huán)境而成長的機器人、腦機接口和腦機融合的新模型新方法、腦活動調(diào)控技術等。相對于發(fā)達國家的腦計劃內(nèi)容，我國腦計劃的范圍更加廣泛，涵蓋了從基礎理論研究到轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力的各個領域。

自2014年以來，在國家科技部的組織下，中國腦科學研究領域的專家經(jīng)過反復討論，以腦科學研究的社會需求和腦重大疾病診療的臨床需求為導向，完成了長達15年的中國腦計劃的頂層設計，相關研究已獲得全國人民代表大會的批準。神經(jīng)外科作為腦科學研究的社會需求和臨床需求的提出者和直接受益者，應充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，利用神經(jīng)外科腦疾病資源豐富以及市場需求廣闊的優(yōu)勢，立足于前期的科研基礎和優(yōu)勢研究方向，通過與認知科學、神經(jīng)影像學、生物信息學、化學、藥學、計算機科學等多學科合作的模式，建立與國際接軌的腦科學研究技術平臺和資源庫，在著力于腦科學基礎研究的同時，重點研究腦重大疾病的發(fā)病機制與治療手段，以及腦機接口和人工智能設備的研發(fā)，將腦科學研究的成果快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

(一)建立腦科學研究技術平臺和資源庫

在國際神經(jīng)信息學協(xié)調(diào)委員會(INCF)的合作框架和標準下，通過與認知科學、神經(jīng)影像學、生物信息學、化學、藥學、計算機科學等多學科合作的模式，建立腦科學研究技術平臺和腦科學研究資源庫，主要立足于國內(nèi)豐富的腦疾病資源，建立不同疾病狀態(tài)下對腦結構和功能影響的標準化數(shù)據(jù)庫，為政府衛(wèi)生決策、腦科學研究、醫(yī)療保健和生物制藥產(chǎn)業(yè)提供科學數(shù)據(jù)共享和信息服務。

(二)重點研究腦重大疾病的發(fā)病機制與治療手段

通過顱內(nèi)腫瘤、腦血管病、顱腦損傷等疾病對大腦結構、功能的影響，利用分子生物學、神經(jīng)電生理檢測、多模態(tài)神經(jīng)影像技術及大數(shù)據(jù)技術等多種技術手段，研究腦功能重塑的機制、腦功能區(qū)的精細定位及其相互聯(lián)系、腦與脊髓損傷修復的機制等問題，確定腦重大疾病的預警和早期診斷指標，如基因組學、血液、腦脊液、神經(jīng)影像學和腦功能指標等，研發(fā)腦功能區(qū)精細定位技術和術中危險因素預警系統(tǒng)、促進神經(jīng)康復的藥物、調(diào)控神經(jīng)再生修復技術等，提高腦重大疾病的早期干預、臨床診療和神經(jīng)康復等的水平。

(三)發(fā)揮腦認知功能研究的臨床優(yōu)勢

神經(jīng)外科應發(fā)揮臨床疾病資源充足的優(yōu)勢，利用分子生物學、細胞生物學、多模態(tài)神經(jīng)影像學等各種技術手段，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)下對人體大腦基本和高級認知功能的影響，結合腦認知科學基礎研究領域的成果，對腦認知的神經(jīng)基礎原因不斷進行認識與再認識，最終將腦認知科學的研究結果轉(zhuǎn)化為臨床患者服務的終極目標。

(四)注重人工智能技術和腦機接口設備的研發(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)有的技術條件下無法得到有效康復。因此，神經(jīng)外科應緊密結合臨床需要，聯(lián)合類腦人工智能領域、腦認知研究領域的技術力量，研發(fā)新一代人工智能設備，將腦神經(jīng)機制和認知行為機制進行類腦計算機模擬，發(fā)展新型的腦信號獲取、預處理、特征提取、變換算法等相關技術，改進腦機接口設備的易用性、精準度和抗干擾能力，推動腦機接口設備的臨床應用，改善患者的神經(jīng)功能障礙。

總之，神經(jīng)外科應當抓住中國腦科學與類腦研究的時代契機，更加積極主動地參與并引導我國腦計劃的研究工作，發(fā)揮自身的學科優(yōu)勢，整合相關學科的技術力量，融入腦認知、腦重大疾病的診療水平和類腦科學研究中，促進我國早日躋身于世界腦科學研究的先進行列，為提高我國人民群眾的健康水平做出貢獻。

參考文獻略