i-Brainscience | 一次“参观大脑”的清华特别活动

两年前的此时，2021年4月底，IDG资本宣布继续捐资支持清华-IDG/麦戈文脑科学研究院的发展。继2011年后，IDG资本与清华、北大、北师大的三所脑科学研究院开启了第二个十年的合作。

作为本世纪最重要的前沿科学之一，脑科学在脑疾病防治、类脑智能等方面具有重要的应用价值和社会意义。那么，具体到这次在清华大学-IDG/麦戈文脑科学研究院的学习与交流，我们走进今天的脑科学实验室，来看看有哪些干货和问题激发了企业家们的好奇、思考与灵感。

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一天的时间里，企业家们参观了肖百龙实验室、张伟实验室、姚骏实验室、贾怡昌实验室、鲁白实验室、钟毅实验室、高小榕实验室、戴琼海实验室、贾晓轩实验室、时松海&胡晓林实验室、郭增才实验室等。学习交流的主题主要围绕脑智能、脑健康、脑机接口、脑科学新兴技术等四个大方向展开，如脑智能领域的自主感知、持续学习生物智能、视觉计算、大脑"CPU“；脑健康领域的双相情感障碍、ALS渐冻症、神经退行性疾病药物开发、AD药物研究等。

01 从脑科学走向脑健康

围绕脑健康领域的双相情感障碍、ALS渐冻症、神经退行性疾病药物开发、AD药物研究等主题，企业家们在各个实验室有了新的认知。在清华大学-IDG/麦戈文脑科学研究院的肖百龙实验室，企业家们了解到了压力感受器研究（触痛觉）的前瞻性意义。

2021年诺贝尔生理学或医学奖曾授予了神经科学家Ardem Patapoutian。他利用压力敏感细胞发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感受器，并用希腊语将其命名为Piezo通道。而肖百龙教授就曾在 Ardem Patapoutian 实验室做博士后研究，对Piezo通道被授予诺贝尔奖起到了重要的推动作用。

据肖百龙教授介绍，Piezo2直接和我们的触觉感知相关。我们的每一次握手，早晚高峰挤过的地铁......太多大家习以为常的行为，都需要Piezo2的参与。通过对类通道的研究，他们希望能对触觉和痛觉的分子生物学机制及其其它相关性生理功譬如免疫反应能有更好的了解，并希望最终能开发出以这些通道为靶点的新型止痛药或其它相关药物。

他说，全球范围内尤其是欧美国家，存在吗啡类止痛药成瘾的社会问题，所以迫切需要新型镇痛药物的研发，尤其是可以克服吗啡这种成瘾耐受的新型镇痛药物，而在国内随着人们生活质量的越来越高，大家也会越发不希望再去忍受病症带来的疼痛折磨。

“我们有统计，跟疼痛相关的药物费用最高一年约在6000亿美金的规模，超过了癌症这些所有药物费用的总和。所以未来我们希望通过对Piezo的研究，可以促进对能克服成瘾耐受的新型镇痛药物的研发，目前我们也在努力去做产业转化，与药企合作研发，希望用基础研究去真正赋能生物产业应用。”

阿尔兹海默症、渐冻症等在人群中的普遍，让企业家们对这些疾病的治疗方案与药物研发有异常浓厚的兴趣。

在鲁白实验室，神经科学家鲁白教授给大家介绍了关于阿尔兹海默症（以下简称AD）的研究与治疗进展。在过去一百多年，阿尔兹海默症从发现到研究，全球的科学家和药企展开了数百项关于AD药物的临床试验，但迄今为止还始终没有一个真正治本的药物可使用。

究其原因，很重要的一条是之前的AD动物模型并不能准确模拟人类AD病人的真实情况，从而导致有很多候选药物在动物模型中有效，但在AD病人的临床试验中却又无效。所以这在很大程度上妨碍了对AD的研究和临床药物开发。而鲁白教授及其领导的团队在这一领域实现了重大突破，成功研发出了全球首个能够全面模拟人类阿尔兹海默症的基因敲入大鼠模型。

在这项研究中，鲁白教授团队采用了CRISPR/Cas9基因敲入技术，在大鼠体内实现了人源App基因的替换。该模型与现有其他AD动物模型相比，显示出与人类AD患者更相似的病理和疾病进展，有助于未来对AD药物的研发进展。鲁白教授提到，未来期待能有更多配套的政策和法律，一起推进脑健康药物的研发进程，这个进程会对我们整个中国的生物医药产业会产生巨大的影响。

比如，“遗忘"可能是大脑主动选择的结果，其目的一方面可能是为了防止信息过载，另一方面也可能是为了根据环境动态变化来灵活调用适合的记忆。在钟毅实验室，企业家们得知，2010年钟毅实验室首次发现了主动遗忘的生物学机制，发现了一种名叫"Rac1"的分子，它不影响动物的记忆形成能力，而是会主动加速记忆的遗忘(Shuai et al.，2010，Cell)。此研究提供了第一个理解遗忘是一种主动过程的神经生物学实验证据。

在此研究成果之后，针对多种模式动物中的不同遗忘调控机制也被逐步发现。这些工作表明了记忆的遗忘是一个具有重要生理学功能的过程，即学习过程本身会激活遗忘信号分子通路来主动地遗忘所形成的记忆。 

基于这些工作，很多有意思的记忆现象都得到了科学的解释，比如人类是如何更新我们记忆内容的，睡眠如何帮助人类在记住重要事情的同时清除琐碎事情的记忆，以及人类的记忆提取是如何被外界信息干扰的等等.

重要的是，这些研究的推进，可以帮助我们理解生物智能的深层机理，填补机器智能与生物智能的本质区别一情感记忆决策智能体系的空白，为人工智能的研究提供不一样的启发。

而在时松海&胡晓林实验室，他们则针对当前智能神经网络的根本局限，尝试构建基于大脑基本功能单元结构和运行的新型智能网络结构和算法。

“我们的大脑之所以强大，因为里面有约860亿个神经元，这些神经元必须非常精确地组装成一个个神经环路。我们可以简单地理解为大脑是一台超级计算机，超级计算机里面有很多CPU，我们一系列的研究工作就是解释了每个CPU在发育过程中是如何一步步精准组装起来的，这对解决当前智能神经网络的局限会有所启发。”对大脑神经干细胞的中心体进行直接的研究，发现了它是怎么调控的，它能起到什么样的作用，对解决当前智能神经网络的局限会有所启发。

研究院并没有止步在基础研究上，在科研成果转化上也取得了不少成绩。

高小榕实验室搭建了以神经信号采集、解码、反馈为核心的脑机接口技术平台，形成了高性能的无创脑机接口解决方案，在中国脑机接口领域处于领军位置，在国际同类研究中处于领先水平。

ChatGPT的风靡让人工智能成为持续的热点。而认知科学与人工智能领域若要实现突破，还必须在脑成像领域做足功夫，脑成像将成为基于认知科学探索人工智能的重要工具。

戴琼海实验室从2012年开始计划研制观测脑皮层神经成像的仪器。2017年，第一代RUSH仪器诞生，2018年第二代RUSH仪器诞生。其他国家研制的仪器每秒拍到千万像素，“RUSH”可达百亿像素，是国际上首个能实现小鼠全脑皮层范围神经活动高分辨率成像的仪器，已经帮助完成多项创新性实验。目前正将仪器批量化生产投入市场，为脑科学领域的国际创新作贡献。

（部分参观实验室成果待发表，不作详细介绍）

03 共同走向下一个10年

早在10年前，IDG资本就开始关注并支持脑科学领域的发展。2011年，麦戈文先生与清华大学签署协议成立了清华大学-IDG/麦戈文脑科学研究院。同年11月，又成立了北京大学和北京师范大学麦戈文脑科学研究院。十年来，麦戈文先生和IDG资本累计向三所学校，共捐赠了2亿人民币助力脑科学研究。

在这次参观交流的最后，清华-IDG/麦戈文脑科学研究院院长时松海教授在合作研讨会上直言：“听上去可能难以置信，清华大学在2011年之前是没有脑科学，或者说有很少的脑科学发展，所以真正脑科学的发展就是从2011年当时IDG资本决定在清华、北大、北师大做捐赠，开始帮助中国神经科学的发展，清华的神经科学发展或脑科学的发展才有了一个根基。”

在IDG资本的支持下，清华-IDG/麦戈文脑科学研究院通过这10年的发展已成为国内最具特色、领先科研实力的脑科学研究基地。2018年ESI数据公布清华大学神经科学学科进入全球科研机构前1%。2022年研究院高质量科研成果达到100项以上，其中顶尖国际影响力原创科研成果2项，均为清华团队独立完成。

企业家们在戴琼海实验室亲身体验2D转3D技术。

2021年，IDG资本也与清华大学携手开启了下个篇章，IDG资本宣布持续通过捐赠，预计每年不少于2000万人民币，助力中国脑科学研究的发展。IDG资本认为，在科学研究领域，研发是一个费时费力、成本高昂，而且成功率极低的工作，但是基础研究往往能够对一个国家和地区科研水平的提升、劳动生产率的提升、社会现实问题的改善发挥根本性的作用。

时松海教授说，过去10年清华大学的脑科学发展迅速，比如已经有了脑与智能实验室、类脑计算研究中心、脑与认知科学研究院等这些平台。清华脑科学研究未来有两个重大发展方向，一是基于基础脑科学研究向脑智能方向拓展，他们希望在脑智能这个方向可以有真正新的技术突破，不仅是在新的大数据算法等的推动下，也希望一些在自然网络中应用的原理能应用到类脑智能技术中去。

“而另一个大的方向就是要从脑疾病的研究真正走向脑健康的研究。因为目前不管是从发育阶段到青少年阶段、老龄阶段，都有各种与神经科学、脑科学相关的疾病到现在还没有很好的解决办法，形成了很大的一个家庭与社会负担，这会是我们未来主攻的重要方向，我们希望未来集中力量研究治疗方案，能帮助解决这些迫切的社会问题。”

“我们脑科学研究院的目标是推出世界级的基础科研和转化应用成果，解决人类面临的重大问题，培养世界一流的人才，引领未来脑科学发展。”时松海教授说。

而这也是IDG资本投身与支持脑科学领域研究的根本动力——聚集最顶尖的科学家，去解决未知领域的问题，并以公益的形式回馈社会。

IDG资本合伙人连盟在研讨会上说，"听清华老师的介绍，了解到一个干细胞分裂出一系列的神经细胞叫grow together work together，IDG持续捐赠脑科学研究院已经10年，之后我们需要更多真正地work together，尤其是和相关的企业更多地交流合作。这些企业家可能是商业世界中对底层规律和逻辑理解得非常清楚的一批人，对不同想法的产业前景可能更了解，对相关技术的产学研转化会有帮助，日后IDG会持续组织更多的链接和更深的交流，来一起推动技术的进步和落地。”

对于这次脑科学特别活动，企业家们这么说：

IDG资本深信，

科技的初心之一是让人类免于病痛

拥有尊严和更加幸福，

这是对人类最大的善意。

未来，IDG资本将继续支持脑科学的前沿探索，

投资脑科学在产业领域的应用与发展，

和更多创业伙伴一起推动更多社会价值创造。