为了建立大脑标准模型，神经学家试着像物理学家一样携手工作
原文以Researchers unite in quest for ‘standard model’ of the brain为标题
发布在2017年9月5日的《自然》新闻上
原文作者：Alison Abbott
国际脑实验室效仿大型物理项目，汇集世界顶尖神经科学家一起探索一种单一行为。
像物理学家在大型项目中联合起来寻找新粒子一样，顶尖神经科学家也开始合作研究大脑。
9月19日，美国和欧洲的21个前沿神经科学实验室合作成立国际脑实验室（IBL），联手探索所有动物都具有的“觅食”行为背后的大脑工作原理。伦敦惠康基金会（Wellcome Trust）和纽约西蒙斯基金会（Simons Foundation）共同承担IBL未来五年超过1300万美元的启动资金。
科学家计划超越小型神经模型（如图）来展示大脑如何产生行为。
M. Häusser and H. Cuntz/UCL
在细胞神经学领域，传统上实验室“各自为政”，只是研究简单行为背后数量有限的大脑回路，而上述试行项目则试图改变这一局面。“虚拟”IBL实验室将模拟自然条件下不断变化的环境，从整体上探索小鼠复杂行为背后的大脑工作机制。
该项目采用的芯片将能够同时记录成千上万神经元发出的电信号。项目还将应用其它新兴技术，如光遗传学工具包（运用光控制神经元）。马普学会神经生物学研究所的主任、惠康基金会的董事会成员Tobias Bonhoeffer说：“这些新手段将会为我们带来有关大脑和行为的重要新见解。”
大型神经科学项目并不罕见。2013年，欧盟委员会宣布了为期10年的“人类脑计划”，耗资超过10亿欧元；2014年，美国总统奥巴马启动了旨在开发神经技术的“美国脑计划”，当年资助规模达1.1亿美元。艾伦脑科学研究所从2003年起一直在创建全面的人脑解剖和神经电路图谱。日本、中国、加拿大和其他国家也正在进行或计划开展大型神经科学项目。
但是IBL的运作模式和它们都不同，IBL类似ATLAS和CMS这样的大型物理项目（它们均在欧洲粒子物理实验室CERN运行，该实验室于2012年宣布发现希格斯玻色子存在的证据）。这两个合作项目汇集了全球几百个实验室的实验者和理论家，共同检验粒子物理学标准模型的预测。
像庞大的CERN团队一样，IBL建立了一个扁平的层级结构，几乎每天都通过网络会议做出共同决策。不必集体达成一致意见才行动，各小组可以自行做出决策。IBL成员、日内瓦大学的理论家Alexandre Pouget说：“如果没有一个极具说服力的反对意见，就没有人能阻止一项实验的开展。”
慕尼黑大学的理论神经学家Andreas Herz表示，迄今“神经科学一直停留在探索阶段”。IBL的目标是创立并检验关于大脑如何编码和计算信息的统一理论——希望能找到一个像物理学标准模型一样的神经科学标准模型。
但是，德国尤利希研究中心的神经解剖学家Katrin Amunts指出，IBL在融合理论与实践的大型神经科学项目中并非独一无二。Amunts同时担任欧洲“人类脑计划”科委会主席，该计划采用更传统的合作方式来尝试揭示大脑的运作方式。她说：“时间会证明哪一个是最好的。”
IBL的PI包括数据分析专家、实验神经科学家和理论神经科学家，他们将为该项目贡献自己约20%的工作时间。在头两年里，IBL将搭建自动分享数据的信息工具，并为测试小鼠基本觅食任务制定可靠的实验方法。在开展实验之前，成员必须先注册登记实验，且实验结果要立即对全体项目组公开。
美国冷泉港实验室的一名IBL成员Anne Churchland说：“这是一个很大的挑战——它和目前本领域的常规合作方式不一样。”
在实验神经科学中，即使是极其微小的参数变化也可能改变实验结果。IBL的标准实验方法尝试考虑所有可能的变量，从小鼠的饮食到它们每天接受的光照时间点和光照量，以及它们使用的床具的种类。每项实验要另外至少在一个实验室里用同样的方法重复，之后必须公开实验结果和数据。
艾伦脑科学研究所所长Christof Koch说：“这样做有助于解决重复性危机。”
Pouget坦言将IBL由试行阶段扩展至第二阶段需要超过1300万美元的资金。在觅食实验方法建成后，项目的二期将检验有关大脑如何整合不同信息以快速连续做出决定的具体理论。他还希望有更多的实验室加入，扩大要研究的行为范围。
作为一个卓有影响力的计算神经科学团体中的一名理论学家，Herz认为神经科学是时候采用这种严谨手段了。他表示：“百年后，人们将回首反思为什么直到今天科学家才用更接近物理学研究的方法来设计实验检验理论。”ⓝ
Nature|doi:10.1038/549319a
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