脑网络组研究具有巨大的潜力

脑网络组研究具有巨大的潜力

近日，在以“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”为主题的第393次香山科学会议上，与会专家指出，随着磁共振、光学成像以及基因工程等技术的发展和融合，活体全脑结构和功能信息的检测有了更新的技术手段。据此，脑网络组学应运而生，成为了认识脑、进行脑研究的新途径。

   脑外科手术之后，明明手术部位不涉及语言功能区，可病人就是不能开口说话；一个可以讲多门语言的病人，在进行了脑部手术之后，只是不会讲中文，其他语言依然运用自如……这些事例让我们对大脑结构和功能的复杂性有了更深的了解。近日，在以“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”为主题的第393次香山科学会议上，与会专家指出，随着磁共振、光学成像以及基因工程等技术的发展和融合，活体全脑结构和功能信息的检测有了更新的技术手段。据此，脑网络组学应运而生，成为了认识脑、进行脑研究的新途径。
   本次会议执行主席、中科院上海神经科学研究所郭爱克研究员介绍说，过去一个多世纪以来，从分子、细胞等微观水平对脑进行研究是*重要的研究手段。随着研究的不断深入，人们也认识到，神经细胞是组成神经系统的基本功能单位，神经细胞之间通过相互联系形成的神经环路则是脑处理信息的基本单位；脑功能不是单个神经元或单一脑区所独立完成的，而是由神经环路内的神经元团（群）、功能柱或者脑区交互作用来实现的。因此，脑是一个多层次系统，脑研究需要从不同水平上来进行。
   中科院自动化所蒋田仔研究员指出，从脑连接组（connectome）跨越到脑网络组（brainnetome）是十分必要的。他认为，脑连接组关注于构建神经元（团）或者脑区之间的结构联系，而脑网络组不但关注构建神经元（团）或者脑区之间的结构联系，更重要的是在于理解脑网络构建之后的动态属性及其改变与神经精神**的关系。因此，“脑网络组”这个新概念不但具有科学意义，同时也具有重要的临床现实意义。脑网络组学研究不同时空尺度上的脑网络拓扑结构、动力学属性、脑功能及功能异常的脑网络表征、脑网络的遗传基础等内容，它为理解脑的工作机理及脑功能异常提供了新途径，已经成为当今信息科学、神经科学、临床医学等学科的共同前沿。
   郭爱克认为，神经科学的主要任务就是理解脑，以及智力是如何产生的。*近的研究发现，在进化的过程中，脑的进化策略很早就不是依赖细胞以下的生物大分子层面的循序渐近，而是通过细胞层面以上的神经元的相互作用以及自发的多样性和选择稳定机制实现的。比如说，从低等的线虫和斑马鱼，到高等的猴，再到人，其神经元在生物大分子层面上差别不大，也就是“盖楼的砖”没有显着差异，但是由于“盖楼”的方式不同造成了物种间行为表现的巨大差别，这种差别正是由于神经元之间的组合方式不同造成的。因此，研究神经环路和脑网络具有重要意义。另外，从脑网络研究的敏感性来看，可以重点关注一下神经发育和神经退性行**对脑网络拓扑结构的改变。
   中科院自动化所马颂德研究员认为，脑网络组研究具有巨大的潜力，但是其研究过程具有鲜明的多学科交叉以及应用特点。即使在其还没有成熟时，也需要紧密结合实际应用来展开。有必要以一种或几种神经功能或行为表现、行为异常作为基本的共同语言来研究，以促进对网络节点和节点间连接的定义和选择。脑网络研究可以分成微观、介观和宏观的，它们可以分开一个单位做，也可以联合全世界以类似基因组的方式进行研究。
   据悉，脑网络组是至今所有“组学”中**一个由中国提出，并得到学术界越来越广泛认可的领域。此次香山会议上各个领域专家都表示愿意通力合作，共同规划和制定脑网络组研究的路线图，推动脑网络组研究取得突破性成果。