中国脑科学计划建议汇报((2015-2030))

类脑芯片
假体
虚拟控制
类脑机器人
脑控假体
网络建模
脑科学研究改变未来战争模式
三、国际发展趋势
从微观水平研究大脑
在分子、细胞水平对大脑工作原理的研究
神经元形态和电活动
从宏观水平研究大脑
无创伤脑成像技术对大群神经元总体活动状 态的研究。
听
看
说
想
在微观和宏观研究之间存在明显的 鸿沟—介观研究
微观
宏观
欧盟“Humen Brain Project”(2013) • 构建模拟人类大脑活动模型
日本“Brain/MINDS”(2014) • 开发绘制脑疾病功能图谱的新技术
四、国内现有基础
我国脑科学现状分析
我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 (2006 -2020)将“脑科学与认知”列入前沿问题。
“中国脑计划”前期准备
2013年5月 美国、欧盟提出脑计划后，刘延东同志即批 示科技部、中科院、教育部、基金委等组织了多次研 讨。
2014年3月 由科技部会同各部委组织了由70多名脑科学 各领域专家参加的S20香山科学会议；制定了发展战略。
2014年4-11月 科技部组织多次脑机智能、脑重大疾病 等专题研讨并邀请欧盟脑计划主席等建言献策；细化 了具体方案。
在脑科学领域，科技部973、863等计划，国家 自然科学基金，中科院B类先导专项等，先期 投入经费20余亿元。
中科院“率先行动”计划，成立“脑科学卓越创新 中心”；教育部正积极筹划脑科学相关的协同创 新中心。
已形成了有能力、有水平的科学家团体， 取得一批高水平的研究成果
在脑认知原理方面
小鼠全脑高分辨率 神经网络图谱
猴脑-机接口
龙芯3B处理器 “寒武纪”神经网络计算机计划
“天机芯片” 类脑芯片
已形成了有能力、有水平的科学家团体， 取得一批高水平的研究成果
在技术平台和资源库建设方面
转基因小鼠平台
脑重大疾病临床数据 和样本资源库
灵长类实验动 物中心
总体上，我国脑科学研究在某些方面达到了国 际先进水平。但是，与发达国家相比，仍有研 究队伍体量小，国际影响力有限，整体水平还 有相当差距。
“只要大脑的奥秘尚未大白于天下， 宇宙将仍是一个谜。”
–Ramó n y Cajal (1852-1934) 1906年获得诺贝尔奖
人类意识的生物学基础
记忆的存入和提取
协同行为是怎样进化的
语言学习为何有关键期
成瘾的生物学基础是什么
如何攻克老年性痴呆病
什么导致了精神分裂症
……
在未来25年的125个重大科学问题中， 有18个属于脑科学领域。
2014年12月 习主席在全军装备工作会议上提出重视脑 科学相关的新技术与新装备研究；加重了历史责任。
“中国脑计划”研究目标
认识脑
模拟脑
保护脑
开发脑
“中国脑计划”总体思路
（2015-2030）
在认真分析国际脑科学前言的新成果的基础上，统 筹安排脑科学的基础研究、转化应用和产业发展， 凝练基础研究的重点突破方向，强调按国家重大需 求对脑科学研究成果的转化应用，强调我国脑科学 的可持续发展。
神
经 环 路
突 触
脑科学的特点
脑科学以诠释脑和神经系统的结构和功能、阐明其 工作原理为基本目标。
特点： 多学科：生物学、物理学、化学、数学…
多层次：分子、细胞、环路、网络、整体…
医学
生命科 学
脑科 学
教育 心理学
信息科 学
工程技 术
二、脑科学研究的战略意义
探索脑的奥秘是人类认识自然的 “最后疆域”
电突触调控脑 皮层网络发育
猕猴经过训练 后获得镜中自 我识别的能力
已形成了有能力、有水平的科学家团体， 取得一批高水平的研究成果
在脑重大疾病研究方面
极体移植预防线 粒体脑病
抑郁症药物在神 经网络作用靶点
脆性X综合征智 力障碍猕猴模型
已形成了有能力、有水平的科学家团体， 取得一批高水平的研究成果
在脑-机接口、类脑人工智能研发方面
“认识自身”
大脑活动 升华 精神活动
诺贝尔生理与医学奖 1901-2014 共105年颁奖，共113 个不同的研究方向。其中，神经科学领域有在26年中
获奖（25%），共56人获奖。
防治脑疾病、保护脑健康是国家的 重大需求
我国脑相关疾病导致的死亡人数占总死 亡人数的25%以上！
其他 意外死亡
肿瘤
传染病
脑相 关疾
病
发病率(1/1,000)
我国脑相关疾病的发病率急剧攀升
5
3.75
2.5
1.25
0
1995年 2000年 2005年 2010年
我国未来的脑疾病负担可能达到每年上万亿元的水平！
成瘾
自闭症
抑郁症
脑卒中 帕金森病 精神分裂症
脑科学对教育发展、提升国民素质 具有重要推动作用
脑科学研究对信息等产业发展具有 重要战略意义
亟需组织跨学科大科学研究计划——“中 国脑计划”，谋划整体、长远性的发展。
五、“中国脑科学计划” 总体思路和目标
我国脑科学研究的战略选择
面对西方国家在脑研究方面的强势出击，我们建议 从创新型国家建设和中华民族源自文库大复兴的长远目标 出发，主动筹划，抓住机遇，尽快启动中国脑科学 研究计划。在认真分析国际脑科学前沿的新成果基 础上，统筹安排基础研究、转化应用和产业发展， 实现脑科学研究的跨越式发展。
一体两翼
“中国脑计划”研究目标
认识脑：认识若干脑重要功能的工作原理及 机制
1、解析基本脑认知功能（如感知和 运动、学习和记忆、注意和抉择 等）、高级认知功能（思维、意 识和语言等）的相关神经环路和 工作机理；
2、绘制人脑宏观神经网络图谱和模 式动物介观脑网络的结构和功能 图谱。
介观？
深入研究脑重大疾病的发病机制， 开发更有效的治疗对策
近年国际脑科学研究的重要进展
培养条件下的 “微型大脑”
“透明脑” 提供完整的神 经网络3D图像
光遗传学 对脑神经环路 的选择性控制
积极参与国际竞争，抢占未来脑科 学研究的制高点
美国“Brian Initiative”(2013) • 绘制大脑工作状态下神经网络的图谱
中国脑科学计划 建议汇报
（2015-2030）
汇报提纲
一、脑科学的内涵和特点 二、脑科学研究的战略意义 三、国际发展趋势 四、国内现有基础 五、总体思路和目标 六、结语
一、脑科学的内涵和特点
脑是自然界中最复杂的系统之一，由上千亿（1011）神 经细胞通过百万亿（1014）突触组成巨大网络，实现感 知、运动、思维、智力等各种功能。