腦網絡組研究具有巨大的潛力

腦網絡組研究具有巨大的潛力

近日，在以“腦網絡組及其臨床應用的前沿科學問題”為主題的第393次香山科學會議上，與會專家指出，隨著磁共振、光學成像以及基因工程等技術的發展和融合，活體全腦結構和功能信息的檢測有了更新的技術手段。據此，腦網絡組學應運而生，成為了認識腦、進行腦研究的新途徑。

   腦外科手術之後，明明手術部位不涉及語言功能區，可病人就是不能開口說話；一個可以講多門語言的病人，在進行了腦部手術之後，隻是不會講中文，其他語言依然運用自如……這些事例讓我們對大腦結構和功能的複雜性有了更深的了解。近日，在以“腦網絡組及其臨床應用的前沿科學問題”為主題的第393次香山科學會議上，與會專家指出，隨著磁共振、光學成像以及基因工程等技術的發展和融合，活體全腦結構和功能信息的檢測有了更新的技術手段。據此，腦網絡組學應運而生，成為了認識腦、進行腦研究的新途徑。
   本次會議執行主席、中科院上海神經科學研究所郭愛克研究員介紹說，過去一個多世紀以來，從分子、細胞等微觀水平對腦進行研究是*重要的研究手段。隨著研究的不斷深入，人們也認識到，神經細胞是組成神經係統的基本功能單位，神經細胞之間通過相互聯係形成的神經環路則是腦處理信息的基本單位；腦功能不是單個神經元或單一腦區所獨立完成的，而是由神經環路內的神經元團（群）、功能柱或者腦區交互作用來實現的。因此，腦是一個多層次係統，腦研究需要從不同水平上來進行。
   中科院自動化所蔣田仔研究員指出，從腦連接組（connectome）跨越到腦網絡組（brainnetome）是十分必要的。他認為，腦連接組關注於構建神經元（團）或者腦區之間的結構聯係，而腦網絡組不但關注構建神經元（團）或者腦區之間的結構聯係，更重要的是在於理解腦網絡構建之後的動態屬性及其改變與神經精神**的關係。因此，“腦網絡組”這個新概念不但具有科學意義，同時也具有重要的臨床現實意義。腦網絡組學研究不同時空尺度上的腦網絡拓撲結構、動力學屬性、腦功能及功能異常的腦網絡表征、腦網絡的遺傳基礎等內容，它為理解腦的工作機理及腦功能異常提供了新途徑，已經成為當今信息科學、神經科學、臨床醫學等學科的共同前沿。
   郭愛克認為，神經科學的主要任務就是理解腦，以及智力是如何產生的。*近的研究發現，在進化的過程中，腦的進化策略很早就不是依賴細胞以下的生物大分子層麵的循序漸近，而是通過細胞層麵以上的神經元的相互作用以及自發的多樣性和選擇穩定機製實現的。比如說，從低等的線蟲和斑馬魚，到高等的猴，再到人，其神經元在生物大分子層麵上差彆不大，也就是“蓋樓的磚”冇有顯著差異，但是由於“蓋樓”的方式不同造成了物種間行為表現的巨大差彆，這種差彆正是由於神經元之間的組合方式不同造成的。因此，研究神經環路和腦網絡具有重要意義。另外，從腦網絡研究的敏感性來看，可以重點關注一下神經發育和神經退性行**對腦網絡拓撲結構的改變。
   中科院自動化所馬頌德研究員認為，腦網絡組研究具有巨大的潛力，但是其研究過程具有鮮明的多學科交叉以及應用特點。即使在其還冇有成熟時，也需要緊密結合實際應用來展開。有必要以一種或幾種神經功能或行為表現、行為異常作為基本的共同語言來研究，以促進對網絡節點和節點間連接的定義和選擇。腦網絡研究可以分成微觀、介觀和宏觀的，它們可以分開一個單位做，也可以聯合全世界以類似基因組的方式進行研究。
   據悉，腦網絡組是至今所有“組學”中**一個由中國提出，並得到學術界越來越廣泛認可的領域。此次香山會議上各個領域專家都表示願意通力合作，共同規劃和製定腦網絡組研究的路線圖，推動腦網絡組研究取得突破性成果。