蒲慕明院士专访 | 中国脑科学研究怎么做？要坚持这几个原则

2023-09-03 00:09

2023 年 7 月 27 日-30 日，中国神经科学学会第十六届全国学术会议暨第二届中日韩国际会议（简称 CNS 2023&TheCJK-2nd）在广东珠海国际会展中心顺利召开。

中国神经科学学会会议组委会邀请到世界杰出的科学家就当前神经科学热点问题进行演讲报告。大会还将组织多场专题研讨会、专场论坛及卫星会议，以促进我国神经科学领域专家和学者的学术交流和合作。

此次会议间隙，丁香园有幸邀请到中国科学院院士、美国国家科学院院士、国际著名神经生物学家蒲慕明教授与我们就脑科学研究进展、脑科学与人工智能的融合发展等相关主题发表前沿观点。

丁香园：在中国神经科学学会第十六届全国学术会议上，您发表了题为「灵长类大脑的单细胞转录组和连接组」的报告。请问深入了解大脑的连接组信息，对于人们理解大脑有哪些重要意义？

蒲慕明院士：图谱是理解大脑结构的基础，当前我们尚不清楚大脑有多少种细胞或这些细胞有什么样的连接。打个比方，全脑的单细胞空间分布图谱相当于我们基因组的基因单元，通过测量整个 DNA 序列，我们便可以知道有哪些基因，基因有多少类型。基于这些信息，我们便可以研究基因的运作、基因与基因之间如何产生关联以及基因网络调控调控，这种基因网络就相当于我们大脑的连接组。我们的大脑单元就是不同类型的细胞，可能几百种，甚至上千种，单细胞空间转录组的工作就是要鉴定大脑基本单元的类型和空间分布，有了全脑的细胞图谱之后，我们就可以进一步绘制它们之间的特异性连接结构图谱，知道了联接结构图谱，就可以有全景式地理解神经网络如何进行大脑的各种功能，就像研究基因网络如何产生我们细胞的功能一样。

丁香园：近年来，您一直忙于「中国脑计划」的相关工作。这项计划的初衷是得到哪些成果？目前取得了哪些重要进展？

蒲慕明院士：中国脑计划是科技创新 2030 的重大项目之一，这些项目都是国家在科技前沿领域布局的重要项目。对于脑科学的布局，我们有以下几项受到国家认可的原则和目标：

第一、有所为有所不为。我们开展的项目名称是脑科学和类脑研究，目前我国从事脑科学和类脑研究的科学家人数远远少于欧美国家，且这些科学家整体都较为年轻，因此想要在国际舞台参与竞争，我们必须有所为有所不为。脑科学是一个宽广的领域，我们不可能布局每个领域，什么都要一把抓。

第二、在脑科学和类脑研究的前沿领域，必须占重要的一席之地。例如脑认知功能的网络结构基础、脑疾病的诊断和干预、脑机融合技术和类脑机器学习算法和类脑器件，这些都是国际前沿神经科学家钻研的问题，是欧盟、美国大型脑计划的重心，。我们在这些重要领域的前沿不能缺席，否则我们将一直处于跟踪的地位。

第三个原则是，在我国有优势的领域，争取世界领先，而且持续保持领先。目前我们确实在脑科学研究中的有一些领域占据优势，比如非人灵长类的研究。在国际上，我国科学家在非人灵长类模型制作、基因编辑和操作技术和一些高级认知功能的生理学研究中有领先态势。有优势就必须要保证持续领先。

我们由十几个实验室组成的近百人团队，基于自研技术和华大基因研究院研发的技术，今年成功绘制出猕猴的全脑皮层细胞的分类和其空间分布图谱, 这是世界首次在灵长类动物上获取到全脑皮层具细胞分辨度的空间转录组信息，也显示了我国在非人类灵长类动物研究中保持的优势地位。

丁香园：近两年，生成式人工智能正在席卷全球，您如何看待人工智能的未来发展，以及它和脑科学研究这两者之间可怎样相互促进？

蒲慕明院士：生成式人工智能的出现给整个社会带来极大的冲击。这种冲击可以从以下几个层面去看：

其一、庞大的人工智能力量可以助力很多领域的发展，对化学、物理、医学和脑科学等等领域的发展将可产生具大贡献；AI for science 已经成为各个领域的旗帜。

其二、生成式的大模型需要大量的数据和算力，需要消耗极大的能量，目前只有国际和国内的几个大公司可以做这种模型，如果我们想在这个领域未来有国际竞争力，应该朝研发更节能的机器学习算法方向努力，并从脑科学的原理中吸取灵感，尤其是大脑发育过程中学习所造成网络架构演化的规律，创造出可以完成通用任务的新 AI 模型。关键是，未来可持续的 AI 应是「绿色」AI。。

其三，目前面临了比较严重的问题是生成式 AI 对人类社会的冲击，其中最重要的是人类大脑的判断力很可能受到 AI 虚拟世界的冲击而弱化。生成式 AI 会产生很多虚假信息，并借助媒体网络快速传播，从而进一步混淆人类的判断。人类的大脑将面临一个严峻的挑战—如何区分虚拟与现实，包括区分所谓元宇宙的虚拟场景与真实场景，区分 ChatGPT 生成的信息跟真实信息。我们的大脑可能会逐渐失去了辨识能力，未来可能被掌控 AI 技术的少数人、甚至非人类能掌控的 AI 所操纵。

丁香园：您之前提到过，从实用出发是中国脑科学未来发展的重要方向，但是也有一些研究者认为做科研要注重基础研究、重视自由探索，您如何看待这两个观点？两者是否存在矛盾？

蒲慕明院士：实用主义和基础研究并不冲突。因为在达到实用之前，我们要解决很多基础问题。

基础问题不只有 0 到 1 的基础问题，0 到 1 是指在开创领域取得重大理论或技术突破的研究；但现实情况是，很多基础研究需要进一步的增量式发展，如从 1 到 10，从 10 到 100，这其中都有很多基础问题需要解决。所以从实用主义出发，实用导向的基础研究需要自由探索，和原创性并不冲突。

那为什么要强调实用主义？我认为这是中国未来科技发展必须要考虑的不同途径。我们如果走西方那种以个人兴趣、个人成就为主导的科研模式，我们的科技发展就只沿着西方途径。关键是，西方的科技发展并没有解决全球面临的各种紧迫问题，如气候变迁、慢性病、传染病和脑类疾病等。尤其是脑类疾病，目前我们没有一种脑疾病可以有效地治疗。虽然西方的基础研究做得很好，过去 50 年来，至少有 1/4 的诺贝尔生理学或医学奖颁给了神经科学的发现，但为什么没有一种脑类疾病得到有效治疗？这些诺奖工作都是 0 到 1 的创新，许多一流的科学家都在努力做 1 到 10 的工作，这些都是衍生的增量式的创新，是大多数高档论文的内容。但是，要能有实际的应用，需要 10 到 100 的工作；这也要创新，也要解决一些基础问题，但可能出不了高档论文，不能带来足够的荣耀。要解决脑疾病的治疗所需要的 10 到 100 的工作，常常这不是个人小实验室可以完成的，需要团队攻关，包括许多实验室，临床医生，企业研发人员一起合作，个人的贡献就不容易显现了。这就是为什么脑疾病的机理研究很多、发现的靶点很多，但是真正研发成功的治疗药物和手段极少。

但是在未来二十年内，如果我们仍然解决不了脑疾病、抑郁症、老年痴呆等问题，全世界各个社会的医疗系统都可能会崩溃。针对老年痴呆症的基础研究，已经在欧美国家开展了几十年，但在病理研究上尚未取得共识，也缺乏较好的早期诊断和干预方法。最近，有抗体药上市，但只对轻症有帮助，对重症的效果仍然微乎其微。所以为了满足当今社会的需求和患者的需要，我们强调要走「实用主义」的道路，将基础研究转化为临床应用，才能更好地解决社会大众的健康问题。

丁香园：生命科学领域的年轻科研学者在独立担任 PI 的早期阶段会面临很多困难，如遇到组建实验室、申请基金和培养学生等挑战。您作为科研界的前辈，有没有一些经验和建议可以分享？

蒲慕明院士：我认为目前，中国是全世界做基础研究，尤其做脑科学研究最为理想的地方。因为未来中国会在脑科学研究中持续投入，脑健康、类脑智能、生物学前沿理解与大脑运作机制等研究都是国家重点科学项目，因此年轻的科学家在中国得到资助的可能性要大于欧美国家。

其次，从长远来看，一个成功的科学家必然需要大胆探险的冒险精神。只做安全的小题目，不可能会取得大成就；如同出海钓鱼一样，如果目标就是要钓大鱼，那就要远赴深海、挑战危险的胆识，不钓到大鱼就不返航的志气。只有树立坚定的目标并长期持之以恒，才有可能在科学界做出更有创新性和突破性的成果，从而为社会做出重大贡献。

丁香园：今年是中国神经科学学会第十六届年会，请问您认为应该如何提高大会的学术影响力和国际化程度？

蒲慕明院士：中国神经科学学会是世界增长最快、速度最快的神经科学学会，参加人数和学会会员呈现五年翻一番的景象。未来，我认为学会应秉承国际化视角，借鉴国际上同领域的学会经验，如欧洲神经科学学会、美国神经科学学会及日本神经科学学会，使用英语作为大会的官方交流语言。

当然，这并不是崇洋媚外。因为神经科学、生物科学的发展在未来数十年内都会以英语为交流的主要语言，因此必须要用英语交流，才能可以更好地把中国研究成果与西方相融。其实，日本神经科学学会早在十年前，就已规定将英语作为大会的官方交流语言。即使没有外籍专家参加，也必须用英文交流，那么我认为这样可大大提升专家、学者间的交流的能力和深度，扩大会议的学术影响力。

本届中国神经科学学会学术会议包含了第二届中日韩神经科学联合会议，我们的目标应该是将中国神经科学学会打造成与美国神经科学学会、欧洲神经科学学会齐名的三足鼎立状态，代表了亚洲与欧洲、美洲在神经科学领域相等的国际科研地位，这是我们未来五年内应该为之努力的目标与方向。

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来源: qq

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