人類的大腦是宇宙中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它包含了約860億個神經(jīng)元，而這些神經(jīng)元之間又有著超過100萬億個突觸連接。人類大腦計劃（Human Brain Project，HBP）是歐盟資助過的最大研究項目之一，該計劃旨在實現(xiàn)一個宏大的目標——通過在電腦中模擬人類大腦來理解人類大腦。然而，這個歷時10年、500位科學家參與、耗資6億歐元（約合48億元人民幣）的大型研究計劃，即將在下月底宣告結(jié)束。
在人類大腦計劃的運行過程中，參與該計劃的科學家們發(fā)表了數(shù)千篇論文，并在神經(jīng)科學領(lǐng)域中取得了一些重大進展，例如創(chuàng)建了至少200個大腦區(qū)域的詳細3D圖譜，開發(fā)了治療失明的大腦植入物，使用超級計算機模擬記憶和意識等功能，并推進了各種腦部疾病的治療等等。
這一雄心勃勃的計劃在啟動之初，幾乎沒有人相信大數(shù)據(jù)的潛力以及利用這些數(shù)據(jù)或超級計算機來模擬大腦復(fù)雜功能的可行性。幾乎從一開始，人類大腦計劃就招致了批評，而實際上，該計劃最終也確實沒有實現(xiàn)模擬整個人類大腦的目標，該計劃在運行過程中曾數(shù)次改變方向，這也使得其科學產(chǎn)出變得碎片化、馬賽克化。
人類大腦計劃的領(lǐng)導(dǎo)者們希望通過一個名為EBRAINS的虛擬平臺，使我們對大腦的理解更近一步。EBRAINS是人類大腦計劃的一部分。EBRAINS是一套工具和成像數(shù)據(jù)，世界各地的科學家可以使用它進行模擬和數(shù)字實驗。但現(xiàn)在，這個分支項目的資金來源仍不確定。當世界其他地方的大型、預(yù)算巨大的大腦研究項目正在高速運轉(zhuǎn)的時候，歐洲的科學家們對自己的項目正在逐漸停止而感到沮喪。
命途多舛
人類大腦計劃（HBP）從一開始就備受爭議，當它在2013年正式啟動時，其主要目標之一是開發(fā)所需的工具和基礎(chǔ)設(shè)施，以更好地理解大腦的功能、組織及相關(guān)疾病，以及基礎(chǔ)和臨床神經(jīng)科學的小型項目。該計劃最初得到了10億歐元的資金承諾，最終，該項目獲得了6.07億歐元資金。
但該計劃在開始的第一年就遇到了麻煩，該計劃的創(chuàng)始人、洛桑聯(lián)邦理工學院的神經(jīng)科學家 Henry Markram 宣稱，人類大腦計劃將能夠在十年內(nèi)在細胞水平上重建和模擬人類大腦。這一斷言引發(fā)了神經(jīng)科學家的廣泛質(zhì)疑。
面對質(zhì)疑，Henry Markram 表示，當科學開辟一條新道路時，爭議自然會隨之而來。
外界認為，當初提出如此宏大的目標可能有助于人類大腦計劃的起步，如果沒有這一雄心勃勃甚至顯得荒謬的目標，該計劃可能拿不到如此大規(guī)模的資金資助。
隨著時間的推移，Henry Markram 的領(lǐng)導(dǎo)越來越不受歡迎。2014年，他和執(zhí)行委員會的另外兩名成員改變了該計劃的重點，砍掉了一系列認知神經(jīng)科學的研究，導(dǎo)致該領(lǐng)域的18個實驗室的離開。作為回應(yīng)，150多名科學家簽署了一封抗議信，敦促歐盟委員會重新考慮人類大腦計劃的目的并及時進行第二輪資助。抗議信中還提到，該計劃管理不善，部分偏離了科學進程。但 Henry Markram 則表示，神經(jīng)科學界的一些人還沒有準備好為同一個愿景而團結(jié)起來。
此后，歐盟成立了一個由獨立專家組成的委員會來調(diào)查該計劃的運行，并修訂其科學目標。委員會建議人類大腦計劃應(yīng)該重新評估和更清晰地闡明其科學目標，并重新將認知神經(jīng)科學和系統(tǒng)神經(jīng)科學納入其核心項目。2015年2月，人類大腦計劃委員會投票解散上述三人執(zhí)行委員會，并用一個更大的委員會取而代之。
這一波折進一步加劇了科學家們對該計劃的懷疑態(tài)度。而與此同時，世界上其他地方的大型大腦研究計劃正在全速開展。美國和日本與人類大腦計劃同時啟動了大腦研究計劃，中國的大腦研究計劃于2021年啟動，澳大利亞和韓國的大腦研究計劃則已進入第七個年頭。
然而，人類大腦計劃的鬧劇并未隨著三人執(zhí)行委員會的解散而結(jié)束。2016-2020年期間，該計劃的高級管理層發(fā)生了幾次變化。與此同時，該計劃開始加速發(fā)展。2016年，作為該計劃發(fā)展階段的結(jié)果，人類大腦計劃推出了6個專業(yè)操作平臺，涵蓋了諸如大腦模擬、高性能分析和計算以及神經(jīng)機器人等領(lǐng)域。他們的想法是隨著時間的推移將這6個方向整合起來，但在一開始，它們相當獨立。
代表性研究成果
撇開混亂的管理不談，人類大腦計劃還是積累了一些重要而有用的科學知識。通過創(chuàng)建和結(jié)合約200個大腦皮層和更深層次的大腦結(jié)構(gòu)的3D地圖，科學家們繪制了人類大腦圖譜（Human Brain Atlas），并可以通過EBRAINS訪問。該圖譜描繪了大腦的多層次組織，從細胞和分子結(jié)構(gòu)到功能模塊和連接，這就像是針對人類大腦的谷歌地圖。
該圖譜利用捐獻的死后大腦獲取的數(shù)據(jù)生成了標準化地圖，并考慮了人與人之間的自然差異。通過該圖譜，科學家們確定了前額葉皮層中六個以前未知的大腦區(qū)域，這些區(qū)域負責我們的記憶、語言、注意力和對音樂的處理。通過與其他圖譜配對，科學家們還揭示了與抑郁癥相關(guān)的基因表達變化與額葉皮層區(qū)域的結(jié)構(gòu)和功能變化之間的聯(lián)系。
人類大腦計劃已經(jīng)詳細描述了人類大腦解剖結(jié)構(gòu)，并開發(fā)了將大腦結(jié)構(gòu)和功能與基因表達聯(lián)系起來的工具
他們還開發(fā)了專門的算法，可以從顯微圖像中構(gòu)建大腦區(qū)域的全尺寸支架模型。利用這個算法工具，研究人員繪制出了海馬體CA1區(qū)（該區(qū)域?qū)τ谟洃浄浅Ｖ匾┑脑敿毜貓D，這張地圖包含了大約500萬個神經(jīng)元和400億個突觸。
此外，該計劃的一些發(fā)現(xiàn)也已經(jīng)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，使用個性化的大腦模型——“數(shù)字孿生”（digital twins）——來改善癲癇和帕金森病的治療。數(shù)字孿生是對一個人大腦的數(shù)字化表征，將個人的大腦掃描數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合。2019年6月啟動了一項名為EPINOV的臨床試驗，探索利用大腦掃描數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型是否有助于識別癲癇發(fā)作的起源，并提高癲癇手術(shù)的成功率。
人類大腦計劃最初的目標還包括開發(fā)以大腦為模型的計算系統(tǒng)，該計劃的科學家們已經(jīng)為能夠模擬大型類腦系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做出了貢獻，這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用來測試有關(guān)大腦如何工作的想法，也可以用來控制機器人或智能手機等其他硬件。
僅窺一斑、未見全貌
該計劃自始至終都貫穿著一大問題——碎片化，這也是神經(jīng)科學研究中的一個長期存在的問題。在過去三年里，該計劃嘗試通過將技術(shù)整合到EBRAINS平臺中來解決跨學科子項目的碎片化問題。橫跨整個計劃的六個平臺也開始開發(fā)兼容工具和共享數(shù)據(jù)標準，一些研究團隊被重組以關(guān)注特定的科學挑戰(zhàn)，而不是整個學科。但要做的工作還有很多。
一些研究人員認為，人類大腦計劃產(chǎn)生的這些零散科學結(jié)果，源于缺少聚焦。它沒有列出需要解決的最重要且合理的問題，而是大而空的“理解大腦”。整個計劃缺乏優(yōu)先級，研究團隊之間的合作也有限，這意味著它未能利用其規(guī)模，沒有將神經(jīng)科學界團結(jié)在同一個目標下。
項目遺產(chǎn)
到下個月底，人類大腦計劃將停止資金發(fā)放。雖然該項目中的一些工作獲得了繼續(xù)資助，但對于大多數(shù)又該計劃有關(guān)的研究人員來說，未來并不確定。
雖然人類大腦計劃擱淺了，但許多科學家還是希望之前的工作以及EBRAINS平臺將成為未來幾年歐洲神經(jīng)科學的基礎(chǔ)。
2018年1月，人類大腦計劃獲得了5000萬歐元資助，用于為EBRAINS開發(fā)交互式超級計算工具和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。例如，研究人員利用EBRAINS平臺觀察大腦對刺激的反應(yīng)，并開發(fā)出模仿大腦的機器人。EBRAINS平臺已經(jīng)產(chǎn)生了一些有價值的工具，其他地方的腦科學計劃也有類似的平臺，但它們?nèi)狈BRAINS所提供的規(guī)模和服務(wù)。
今年3月，歐盟委員會拒絕了3800萬歐元的申請以維持EBRAINS的運行，而今年6月份該平臺重啟了同樣資金的申請，如果再不成功，該平臺將只能依賴于私人資金和單個歐盟國家的資金支持。與此同時，歐盟委員會正準備對人類大腦計劃進行評估，最終審查將于11月開始，預(yù)計將于2024年1月公布。
此外，歐盟委員會及其成員國正在計劃歐洲腦健康研究的下一階段，該階段將專注于使用個性化的大腦模型來推進藥物發(fā)現(xiàn)和改善腦部疾病的治療。而未來的腦科學研究計劃需要避免再次出現(xiàn)人類大腦計劃遇到的困境，需要支持一些小規(guī)模、更聚焦的，以及雄心勃勃的綜合項目。
而人類大腦計劃這一大型科學計劃在運行過程中建立的一些專注于共同目標的科學家群體，才是該項目真正不朽的遺產(chǎn)
