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【生命与健康】人类了解自己的大脑吗

访问次数:11213   发布时间:2018-08-16 09:25   信息作者: 杜集科协      [字体: ]

 

大脑是人体中最复杂的器官,也是宇宙中已知的最为复杂的组织结构,虽然只有1.5 千克左右的重量,但神经细胞的数量有1011 ~ 1012 个,相当于整个银河系星体总数。大脑的复杂性还在于神经细胞在形状和功能上的多样性,以及神经细胞结构和分子组成上的千差万别。在脑中还存在数量更为巨大的角质细胞,对其作用人类至今仍然所知甚少。另外,大脑并不只是一团相互纠缠、杂乱无章的细胞,它具有高度的自组织性。人脑可储存的信息总量相当于50 亿册图书,大脑神经细胞之间每秒钟可以完成信息传递和交换1000 亿次。人类大脑的复杂性是自然生物历史长期演化的产物。人对大脑的利用率只有5%,最杰出的科学家也只有10%。

人类智能主要是由大脑完成的,大脑是掌管人体感觉和运动的“司令部”,也是思想活动的“指挥中心”。作为人体的神经中枢,人体的一切生理活动,如脏器的活动、肢体的运动、感觉的产生、机体的协调以及说话、识字、思维等,都是由大脑支配和指挥的。目前,人类对自身的认识甚为不足,对大脑工作原理的认识最为肤浅。如果将大脑比作一个城市,那么目前的技术只能使人们看到城市的大概轮廓,却无法了解里面发生了什么。现代科学使人类可以脱离地球进入浩瀚的太空,可以发现并利用肉眼难见的微观粒子,但对自身大脑的认识却相当肤浅,对神经细胞网络知之甚少,对大脑的工作机制基本一无所知。目前,科学家还不了解任何单个机体的大脑工作机制,只含302 个神经细胞的线虫是研究神经系统的最简单模型,它的神经系统也远比科学界的认识复杂。破译人类大脑运转密码、揭开生命之谜,仍是令无数科学家殚精竭虑的艰难课题。

人脑科学仍然是现代人体科学中未知因素最多的领域,也是整个自然科学界最难攻克的“堡垒”之一。大脑之谜与物质结构、宇宙演化、生命起源并称人类面临的四大科学难题,而大脑是迄今所知结构最复杂、组织最精细的物质,又是宇宙中进化最完美、功能最奇妙的系统和生命表现的最高形式,因而大脑之谜是科学难题之最。脑科学已成为21 世纪自然科学的重要前沿、经济社会发展的重要引擎,也是国防和军事科技的战略制高点。欧盟、美国、日本等多个国家和地区将脑科学视为科学研究皇冠上的明珠,自20 世纪后期相继推出脑科学相关研究计划,在这一领域展开激烈角逐。继美国的“脑的10 年”、日本的“脑科学时代”及德国、英国、瑞士等神经科学研究计划之后,2013 年世界重新掀起对脑科学研究的热潮。2013 年美国和欧盟相继推出重大脑科学研究计划,掀起了国际脑科学研究的新一轮高潮,揭示大脑之谜又向前迈出了一大步。其中,尤以美国的“大脑活动图谱计划”广受关注,并被认为是继美国“曼哈顿计划”“人类基因组计划”后第三个重大的科学研究计划。脑科学将成为继分子生物学之后,生命科学的又一高峰。

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加速脑科学研究具有重大现实意义。医学研究已经发现了超过500 种脑部疾病,包括偏头痛、精神分裂症和阿尔茨海默病等。2008 年的一项统计表明,全世界有20 亿人罹患与脑有关的疾病,为此耗费超过 20 万亿美元。在欧洲,约1/3 的人口会患上与脑有关的疾病,几乎影响所有的欧洲家庭,近年来用于这方面的医疗费用每年高达8000 亿欧元,随着社会老龄化程度加深,这一数字还将上升。加强脑科学研究将有助于脑部疾病的诊断和治疗,提高人们的健康水平和生活质量。脑科学研究可以揭开大脑高智能、高效率、低能耗之谜,对人工智能、行为科学、信息技术等领域发展都有重要带动作用。脑科学研究属于高科技附加值项目,随着脑科学研究的深入,基于基础性研究而诞生的新学科和新产业将大量涌现,并将产生众多的就业机会,以此为基础的产业必将产生可观的经济效益。有研究报告显示,自2009 年以来,人脑工程领域的产业规模持续增长,2012 年相关产业规模约为10 亿美元,2020 年有望增长至60 亿美元,脑科学领域产业前景十分广阔。

随着脑科技创新的多点突破,其对经济与社会发展、国防与军事创新的全方位、深层次、根本性影响已初见端倪。当前,走在脑科学研究前列的国家,其研究计划均立足于本国科技、经济、安全和发展需求,确立的发展目标并不完全相同。例如脑科学研究的两大主角美国和欧盟,在科学层面上,前者主要是深入了解人脑功能单元的连接组成及动力学变化,后者侧重在大量数据采集的基础上,向人工模拟大脑功能系统发展,这些区别取决于各自的国情和发展需求。我国虽在脑科学领域开展了一定的研究,并且一些研究成果达到了国际先进水平,但尚缺乏统一的规划和不同学科与技术之间的系统集成,应着眼于未来科技、经济、社会、军事、安全发展,形成满足国家意志和发展需求的国家目标,组织优势研究单位联合攻关,积极抢占脑科学战略制高点,同时引导脑科学研究为我国经济社会发展和国家安全保障作出贡献。

 

 

归档日期:2018-12-05

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