脑科学研究的“春天”已至

峰会现场

“作为交叉学科又有着广阔的应用前景，脑科学与类脑研究已然成为国际重要前沿科学领域，需要国内外顶级资源通力合作，共同面对和解决该领域的重大挑战和难点问题。”最近，在由剑桥大学、南京江北新区管理委员会共同主办，剑桥大学南京科技创新中心承办的“剑桥南京论坛2021-脑科学与类脑研究峰会”上，剑桥大学终身讲席教授、剑桥大学南京科技创新中心CEO及学术主任初大平表示，人类认知研究最近几年有了长足进步，未来5~10年脑科学与类脑科学将在基础研究领域有根本性的突破。

脑科学研究是21世纪科学研究的前沿高地之一。当前，包括美国、欧盟在内的世界先进国家和地区都在积极出台脑科学计划。

十三五期间，我国将脑科学与类脑研究列为“科技创新2030-重大项目”，启动“中国脑计划”。十四五规划明确指出，要瞄准脑科学、人工智能等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

初大平致辞

面对人类共同的“终极疆域”，如何在开放、共享的国际格局中，推动科研创新方面国际国内双循环相互促进，融入全球创新网络，整合国际创新资源？为此，此次峰会邀请了包含中国工程院院士、华中科技大学校长尤政，中国工程院院士、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海，中国科学院院士、北京大学未来技术学院教授程和平，中国科学院院士、北大第六医院院长陆林，中国科学院院士、北京航空航天大学常务副校长房建成，中国科学院院士、北京航空航天大学化学与环境学院院长江雷在内的国内外专家学者们以线上线下相结合的参会方式，围绕“认识脑、保护脑、创造脑”展开了激烈讨论。

探讨脑认知原理

聚焦脑认知的神经原理及采取相应的保护治疗措施，剑桥大学工程系主任、英国皇家工程院院士理查德·普拉格，南京大学生命科学学院副院长、脑科学研究院副院长朱景宁，剑桥大学生理、发育和神经科学系讲师法比恩·格拉本海斯特和茱莉亚·克鲁匹奇四位学者，分别从“适用于稀疏分布式记忆和小脑结构的Kanerva模型”“中枢运动控制和躯体-非躯体反应整合的神经环路基础”“灵长类动物基于单神经元计算的决策和社交认知机制”“海马体认知图谱的实时形成”等不同角度进行诠释。

普拉格在开场报告中创造性地将Kanerva 稀疏分布式记忆模型中的连通性与小脑结构的连通性进行了比较；朱景宁的报告重点关注下丘脑和中枢运动系统之间的功能性神经环路及其在躯体运动控制和躯体-非躯体反应整合，以及运动疾病和情绪障碍的发展和干预中的作用；格拉本海斯特泽将视角切入灵长类动物，在他看来，研究进行社交互动的猴子的神经元活动，有助于建立受大脑启发的社会认知神经网络模型。

人类在遭遇重大灾难创伤或摄入成瘾性物质后会产生强烈、牢固的病理性情绪记忆，可能伴随终生，造成巨大痛苦，并引发严重的精神心理疾病。

对此，陆林表示，理解情感记忆的精神机制，对寻找创伤后应激障碍（PTSD）的潜在靶向点，治疗焦虑、抑郁、药物成瘾等很有价值。如何消除成瘾性记忆？他通过分享题为《唤起-消退范式消除病理性记忆》的学术报告，阐释了在再巩固的阶段给予非药理学方法CS/US消退可以改写成瘾记忆，可降低长期复发的风险。

研发脑成像工具

当然，认识脑的神经原理，离不开相应脑成像工具的开发，特别体外模型无法完全模拟活体内的生物学过程，活体成像对于揭示生物学本质尤为关键。

北京大学分子医学研究所教授陈良怡就“提高活细胞超分辨率荧光显微镜的分辨率的稀疏反褶积算法”进行了学术报告。据悉，这是第一个将荧光显微镜的分辨率扩展到其光学之外的实用计算算法。

而由戴琼海领衔的课题组则主攻“跨尺度介观活体成像”技术，该课题组成员、清华大学大脑与认识科学研究所助理教授吴嘉敏表示，通过计算成像方法可突破传统显微成像局限，实现在体多尺度高速高通量荧光显微成像的一系列先进成像仪器，在脑科学、免疫学与肿瘤科学领域用途广泛。

剑桥大学临床神经科学系教授弗兰克林·艾比奥、生物化学系教授凯文·布林多、工程系讲师斯特芬·戈茨，分别探讨了“PET分子成像探测仪”与“肿瘤代谢成像”的最新进展，以及“更具选择性的神经刺激和神经调制工具”。

人工智能助力

创造脑、模拟脑，开发类脑人工智能的计算技术和器件、医学仿生技术，则是当下发展脑科学的另一重要方向。

针对类脑人工智能的自动驾驶技术、智慧医疗，将如何影响我们生活这一话题，复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长、上海数学中心首席科学家冯建峰教授作出了系列畅想。随后，围绕脑芯片的制备，东南大学生物科学与医学工程学院院长顾忠泽表示，人体器官芯片是通过细胞在体外芯片中培养，实现模拟人体器官功能的一项新兴技术，借助器官芯片的优势，研究者可以构建一个“数字生命模型”系统。

接下来，江雷分享了量子限域超流体将促进理解生物高效能量转换的机理，提出量子神经科学和脑科学中神经信号传输的量子态，以及离子通道的宏观量子态是生物信息传输的载体。他的团队研究揭示了生物化学反应的本质是酶通道中限域超流状态下的中红外光化学反应，为化学、化工领域的仿生合成未来发展开辟新的道路。

随后，剑桥大学工程系工学讲席教授乔治·马力亚瑞斯和高级研究员克里斯特弗·普瑞克特则分享了“应用于生物电子药物的新型材料及制备”与“用于神经系统的动力装置”报告，旨在开发仿生系统来改善医疗卫生并推进生物科学。

剑桥大学南京科技创新中心新址外景

据悉，位于国家级新区——南京江北新区的剑桥大学南京科技创新中心，是剑桥大学首次在英国境外设立的研究机构，也为迄今剑桥大学在海外唯一冠名的科技创新中心。作为剑桥大学在中国合作的支撑平台，该中心功能涵盖国际化高端原创科研项目、创新研发、成果转化、国际学术交流与人才培养等，致力于整合剑桥大学的研究体系和专家团队，与中国本地名校、研究院以及产业伙伴深度合作，瞄准世界科技前沿，推动世界顶级高校和国际创新资源与本土需求的双向对接，形成顶尖资源的集聚创新，全面提升区域科技创新水平和转化效率。（本文图片均由剑桥大学南京科技创新中心提供）