Neuron思考：使用动物研究脑科学已有50余年的历史，未来之路如何走？
当下，脑科学的大量研究是在动物上进行的。不过，是否确实需要在动物上进行实验，一直是颇有争议的问题。动物可能遭受痛苦与实验结果需要科学可靠之间的矛盾是其中焦点。
在最近发表于Neuron 杂志的文章中，来自世界各高校的众多研究者对这个问题进行了深入的思考和探讨。
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脑部疾病，例如老年痴呆/抑郁症/帕金森等，使千千万万的人失去了正常的生活。仅在欧盟，就有35%以上的人受到脑部疾病的影响。脑科学的诞生就是为了理解人类大脑的运行机制，从而治疗乃至治愈这些疾病。
基于动物实验的实验脑科学已有50余年的历史，如今的视网膜植入芯片/人工耳蜗/深部脑刺激治疗帕金森等手段，正是脑科学领域中果蝇/斑马鱼/啮齿类/非人灵长类等动物的贡献。
但是这些手段不足以应对复杂的脑部疾病，对于脑部疾病最可靠的治疗方式，应该是在掌握大脑运行机制后，从根本上进行精准治疗。
不过，目前我们对大脑如何执行睡眠/饮食/认知活动以及如何与其他脏器互动仍然知之甚少。以至于在面对脑部疾病时，我们只能根据症状进行分类，然后“试试”现有的某个手段是否有效。所以，针对大脑运行机制进行研究尤为重要。
目前，研究大脑的方法大致分为四种，其中三种如下（图B），各有优缺点：
1.局部组织体外研究
a) 优点：能够对局部组织进行深入研究；能做发育相关的研究。
b) 缺点：脱离了对它影响深刻的身体系统，结果不够真实。
2.计算机模拟
a) 优点：帮助研究者便捷地提出猜想以及预测结果。
b) 缺点：只能基于已有认识，不能探索实际中的未知。
3.人类被试
a) 优点：范式丰富，结果对于理解人类大脑有直接帮助。
b) 缺点：分辨率低，结果可能不太可靠。
第四种，基于动物实验的研究则拥有上述三种方法的大部分优点。
研究者能使用各种侵入和非侵入手段（行为学/fMRI/光遗传/体外脑片/基因编辑等），以极高的空间（分子）和时间分辨率，完整可靠地研究大脑各种功能的机制。并且还能与上述其他三种方式联动，共同解释科学问题。
但是，动物实验有一个绕不开的问题：动物可能会遭受痛苦。
对于这个问题，国际上已经达成实验动物使用的共识：3R原则——即replacement（最好不用）/reduction（用也要少用）和refinement（尽可能减少动物痛苦）。所有参与动物实验的研究者，均须遵循此原则。
实际上，最不想让动物遭受痛苦的往往也是实验者自己。即便如此，实验动物的合理使用目前也不是那么顺利。例如德国有80%的使用申请都没有及时得到批复，导致动物长大不再适合实验，还要重新挑选，造成资源浪费并且增加了动物的痛苦；临床应用研究实验结果基本清晰，不需要那么多动物参与实验。
基础研究面临很大不确定性，相对于应用需要适当增加动物使用数量，以确保实验结论的科学可靠，但是却不被理解；公众有时也会误解实验动物的处理过程。总之，实验动物的顺利使用仍然面临很多问题和挑战。
为了更好的保障动物福利，最大化发挥它们对脑科学的贡献，造福于人类。作者们联名呼吁政策制定者应该多听一听实际工作者的声音，共同建立合理的制度体系（如图A）。
公众和研究者之间应该多交流互信，破除猜测。研究者们则继续严格遵守3R原则，积极保护动物福利，并为攻克大脑疾病奠定基础。共同为人类战胜大脑疾病奠定可靠的科学基础。
参考文献
The continued need for animals to advance brain research. Neuron. 2021 Aug 4;109(15):2374-2379. doi: 10.1016/j.neuron.2021.07.015. PMID: 34352213.
编译作者：ATKK（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）