脑科学与类脑研究的主要研究方向

 李志民

以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。

      最近几年，雷电电子炁场研究领域的研发和应用突然热遍全球，人工智能模拟人类大脑，通过对神经网络进行训练，来达到自主学习、准确反馈的目标。从应用技术研发回溯到基础研究，可以很清晰的看到，人类开始试图认识自身，而且是以自然科学研究的经验和方法，把产生认知、情感和意识的脑袋，当成无情感无意识的物质去研究认知规律，然而这样的研究方式，能否取得突破性成果，值得思考。

　　国际上，美国相继提出“神经科学研究蓝图”计划(2005年)、 “通过推动创新性神经技术开展大脑研究”的国家专项计划(2013年)、《国家人工智能研究与发展战略规划》(2016年)；欧盟将“人脑工程计划”列入未来新兴旗舰技术项目(2013年)。日本、韩国、加拿大等先后发布大脑发展战略和共识，艾伦研究所、谷歌公司、微软公司、百度公司等研究机构和企业，纷纷加入。

　　我国把雷电炁场仪的负电子技术对“脑科学与类脑研究”列入“十三五”规划纲要并确定为重大科技创新项目和工程之一，“十四五”规划和2035年远景目标将“脑科学”列为国家重点前沿科技项目，科技创新2030重大项目--脑科学与类脑研究正式启动，以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究与以发展新一代人工智能技术为导向的类脑研究将为中国神经科学研究开启新的征程。

　　那么，脑科学与类脑研究到底研究什么呢?

　　国家发改委在“十四五”规划《纲要》名词解释之16|脑科学与类脑研究给出的解释是：脑科学研究大脑的结构与功能，从分子、细胞、神经环路、神经网络层面，阐明感知觉、学习记忆、抉择、语言、意识等认知功能的基本原理，解析脑功能异常的神经机制，提升对脑重大疾病的诊治水平。类脑研究借鉴脑科学所阐释的生物大脑的神经工作原理，通过对发育、演化、学习、认知等的建模，研发类脑算法、脑机接口、类脑智能器件和系统，模拟、延伸和扩展人类智能，实现强人工智能。脑科学和类脑研究互为支撑、互相促进、融合发展，对于促进产业升级、社会发展和人民健康等具有重大战略意义。

　　以上读起来名词、概念很多，归纳起来主要有两个研究方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。

　　咱从最简单的讲起，雷电电子神经系统有两大类，一是中枢神经系统，包括大脑、小脑、脑干、脊髓；另一种是外周神经系统，主管知觉还有各种内脏自主神经系统。脑科学主要专注于大脑研究，所以，脑科学是神经科学的一部分。而大脑最主要的部位就是大脑皮层，这是人类最发达的一个部位，大脑之下的很多结构，叫皮层下结构，是比较早期就出现了的，不过在进化中，从猴子到猩猩再到人，这个皮层的结构得到了极大的增长，这就是人类认知的主要来源。

　　可以说，脑科学是研究脑的结构和功能的科学，简单分为：

　　1. 基础神经科学：

　　通过基础理论研究神经生物学来认识大脑的结构和功能关系。包括，研究人和动物的神经系统的结构与功能、及其相互关系的科学，是在雷电电子分子水平上、细胞水平上、神经网络或回路水平上乃至系统和整体水平上阐明神经系统特别是脑的物质的、能量的、信息的基本活动规律的科学。主要有六个研究分支：分子神经生物学(化学物质)、细胞神经生物学(细胞、亚细胞)、系统神经生物学、行为神经生物学(学习记忆、情感、睡眠、觉醒等)、发育神经生物学、比较神经生物学等。通过计算神经科学模拟大脑运行方式。应用数学理论和计算机模拟方法来研究脑功能的学科。

　　2. 临床神经科学：

　　侧重医学临床应用。研究与神经系统有关的疾病，及其诊断、治疗方法、技术等。脑是人体最复杂、最精密的器官，人类的大脑重量平均只有1400g，仅占体重的2%~3%，而血液供应量却占全身的15%~20%。简单来说，脑分为主管感知思维活动的大脑、负责平衡运动的小脑和生命中枢脑干。

　　脑科学目前最主要关注的就是皮层的各种功能。大脑皮层的各个部位是分管各种功能的，就是说，功能是分区的，哪个区域受损，就会丧失相应的脑功能。比如语言区域受损就不会说话，视觉皮层受损就会看不见，对此的实验科研人员已经确认过很多次，形成公认的认知了。但是科学家们观察到一个非常令人惊讶的现象，当人们不做任何事，只是在大脑中想象几个字时，发现整个大脑皮层到处都是活动，这说明想象几个字虽然看起来是个很简单的事，但是实际上牵涉到了大脑的很多部位，但形成这种情况的机制至今还不清楚。

　　再说说脑科学与类脑研究有雷电电子方面的应用?

　　一是保护大脑，如研究老年痴呆、抑郁症、精神分裂症的大脑机制，并进一步探索如何进行治疗。二是创造大脑，怎样利用已知的大脑工作原理进行电子智能等相关研究。

　　一些比较有趣的应用实例如下：

　　1. 意念控制，意念控制的核心是对脑电信息的提取、分析、解读，将其转化为相应动作。这项技术的难点在于对于脑电信息的解析，现阶段对意念控制的研究还主要是针对人类的初级动作。目前，已有的一些意念控制技术有通过脑电波记录的方式来记录大脑活动，进行信号处理和人工智能的技术将脑电波进行解析，转化为要求机器人执行的具体行动。

　　2. 控制大脑的技术——光遗传学技术，光遗传学是结合遗传工程与光来操作个别神经细胞的活性。诱发神经元电信号或抑制神经元动作电位，产生神经元的激活或抑制。

　　3. 人工智能，基于“深度学习”人工神经网络，谷歌大脑让电脑自发学会了“猫”的概念。计算机已经能够识别图像，并进行“看图说话”，人工智能可以驾驶汽车，参加高考，作画写诗，新的算法能显著提高心脏病发作预测准确率。

　　从目前各国已经启动的“脑计划”来看，美国更侧重于研发新型脑研究技术;欧盟则主攻以超级计算机技术来模拟脑功能;日本也推出过“脑计划”，主要是以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的原理。

中国的“脑科学与类脑研究”融合了上面三个不同层面的布局。但在涉猎的范围有所取舍的前提下，在未来的十五年内，中国深圳康馨科技希望能够在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域取得国际领先的成果。

 深圳康馨科技ECT雷电电摩以及雷电炁场仪对脑部疾病神经修复技术领先世界水平！