【科技评论】脑科学家站在2064年回顾神经科学100年，预言欧洲脑计划失败
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Christof Koch和Gary Marcus以2064年人的口吻，对过去100年（1964-2064）的神经科学进展进行了回顾。其实是对过去50年（1964-2014）神经科学的回顾，加上对未来50年神经科学（2014-2064）的展望。文章分3部分：1964年,2014年和2064年。
第一部分是神经科学的浪漫主义时期The romantic era of neuroscience: 1964：
神经科学研究刚刚兴起，技术刚刚起步。Christof Koch和Gary Marcus分别从基础研究、临床研究和数学模型三个方面简单回顾了1964年以前到60年代左右的重要基础研究工作 ：
* 光学显微镜和化学染料两个技术使Cajal和Golgi得以观察神经系统的细节，并区分神经系统内的不同细胞类型；
* 电镜技术确认了细胞之间的连接；
* 微电极可以记录单个神经细胞的电活动；
* 1963年John Eccles、 Alan Hodgkin和Andrew Huxley神经兴奋与抑制离子机制的诺贝尔奖；Hodgkin–Huxley模型；
* David Hubel和Torsten Wiesel的视觉系统信息加工（1981年诺奖）； 临床研究：
* 1861年Paul Broca的左额下回（left inferior frontal gyrus）与说话能力；
* 1930s and 1940s Wilder Penfield刺激皮层不同部位寻找各种功能； 数学模型：
* 1943年Warren McCulloch和Walter Pitts初次提出人工神经网络的概念及人工神经元的数学模型；
第二部分是 神经科学的大科学时代：neuroscience Becomes Big science:
2014： 神经科学研究步入正轨，现代神经科学使用的技术纷纷发展起来。
* 首先是分子技术，离子通道和受体、神经递质、感受器如何接受外界信息等等，最出色的是Eric Kandel的记忆研究（2000年诺奖），证明了蛋白质的合成在长期记忆synaptic connectivity中的作用，并推动了后续记忆编码的研究。Susumu Tonegawa研究组第一次诱导了小鼠的错误记忆。虽然离整体理解大脑还很远，但分子层面已知的内容已经很有效地整合在一起，并能够初步对其进行操作了。
* 两种技术变革带来了整个领域的革命。一是影像技术，MRI和fMRI重新开始了大脑功能专门化的研究，且越来越意识到看似不同功能的区域形成了更大更复杂的网络结构，然而空间分辨率已不错，时间分辨率还太低；EEG和MEG时间分辨率更好，空间分辨率很差。这些技术显示了人们早期对于无创获取脑部信息和刺激脑部的努力。
* 另一种是光遗传学，可以精细地、瞬时地、可逆和无创地控制任意细胞类型。
* 此外，感觉系统信息处理、硅微电极、荧光活体成像和遗传编码的各类marker，让同时追踪数百个神经元的电活动成为可能。
* 然而，尽管知识在不断累积，但还没有人能形成一个全面和整体的框架，没有脑部疾病能被治愈，也没有一个生物marker，或者影像marker能拿出来做诊断标准。抑郁症的唯一选择是找医生，做问卷，吃不知道结果的药，伴随一堆的副作用。
* 这个时间段，很多脑计划开始实施。Christof Koch和Gary Marcus预测，中国和印度将成为世界科研的主要力量之一，而欧洲的Human Brain Project，将在2020s因为失去公众支持而取消。
* 这一阶段，对大脑的初步探索刚刚结束，大批工具已到位，理论还没有融合，但已经看出端倪。
第三部分新时代：The Modern Era: 2064 Christof Koch和Gary Marcus对未来50年的发展进行了预测。
* 完全搞清楚了皮层的层级和组织结构，实验室中可以成功模拟果蝇的神经系统，但人还不能模拟；
* 视网膜是第一个被精确理解和预测的神经组织，2020年就已经已经几乎完整描述了视网膜的输入输出，神经节细胞的firing rate等等。这种理解结合光遗传学和电子眼，可以有效治疗黄斑变性，糖尿病性视网膜病，和色素性视网膜炎；
* 随着视觉的突破，触觉、听觉、嗅觉、定位，乃至睡眠、做梦、记忆等问题都有了更深刻的机理解释。但是，还是不能有效整合。
* 此时神经科学的资助降低，因为多年的研究难以转化到治疗疾病上去。2020年年底彻底禁止灵长类动物研究，神经科学进入失去的10年。
* 转机来自于C. elegans的连接组，建立了精确、可预测、可解释的模型，发现了neuromodulation的重要作用。
* 随后，血液中的纳米机器人取代了光遗传学，成为了监测神经系统、触发电活动、修复损伤的终极武器，高精度高特异性。在纳米机器人的帮助下，大量精神疾病可以延缓，少数可以治愈。
* 纳米机器人也具有增强动作灵活性、学习记忆的能力，出现了增强大脑的地下市场，能支付并能承担风险的人，很可能成为一种新人类。
* 学术界的主要议题则是人脑的全面仿真。蠕虫和果蝇已能完整模拟，哺乳动物还存在问题。伦理上，争论与今天类似。
* 2064年的挑战仍然是，大脑到底怎么从物理层面产生的意识。
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