人类大脑计划：欧洲神经科学计划中的六项成就！
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@2021 脑友记 BrainUp
虽然人类已经可以在月球上行走，并将探测器发送到整个太阳系，但我们仍缺少对大脑的理解。我们对大脑结构、化学物质和连接性之间的关系，以及产生我们的思想和行为等方面还没有完全了解。
但这并不是因为缺少雄心壮志。人类大脑计划(Human Brain Project，HBP)在欧洲启动已有八年，该计划旨在解开大脑的奥秘。俗话说，万事开头难，在经过一个艰难的开始后，该项目已经取得了实质性的进展，并取得了许多创新，有了新的发现。这一发现可以解决与临床疾病相关的问题，促进了技术的发展，而且还剩下两年时间。
此外，这一项目还创建了EBRAINS，这是一个开放性的研究基础设施，建立在该项目研究小组开发的科学进展和工具的基础上，并通过一个共享的数字平台向科学界提供这些服务，这是一项合作研究的重大突破，有助于取得下文所列的成就。
▎人脑图谱
该项目基于大脑组织的几个方面，包括最小范围内的结构、功能和连接，创建了一个独特的多层次人脑图谱。这份图谱为可视化数据提供了许多工具。
研究人员可使用一种特殊工具从图谱中自动提取数据，以运行模拟的特定患者大脑的模型。这有助于使临床医生指导最佳的治疗方案。
▎海马突触
利用电子显微镜（一种以超高分辨率研究脑组织的技术），研究人员发表了关于人类海马体中大约25000个突触的详细3D地图——脑细胞之间的电和化学信号。大脑的这个区域参与记忆、学习和空间导航，也是阿尔茨海默病早期受损的第一个区域之一。
@Life Science Databases
这是人类大脑计划第一次提供有关大脑这一重要区域突触结构的详细图像。这将有助于更好地理解痴呆症等疾病，以及帮助开发大脑的计算模型。
▎机械手
手由于其复杂性的构造及特征，一直以来都是人体最难模仿的部位之一。虽然小孩子几乎不用费力，便能拿起例如一杯水这样的物品，但这对机械手来说是一个巨大的挑战。参与人脑项目的机器人公司设计并开发了高度灵巧的机器人手，以尽可能接近地模仿人手。
该公司最近的发明一项是世界上第一个基于触摸的机器人手。该机器人手有129个传感器和24个关节，与人手的动作非常相似。这比以前的机器人手可以更精细地操纵物体。
@shadowrobot
这项发明将在修复手术中会产生极大帮助，也将在例如制造业、太空探索、医学等工业环境中发挥重要作用，其中也包括一些不太想用真手进行操作的危险环境中，比如核废料和生物危险物质。HBP的科学家和Shadowrobot一起工作，在神经网络的帮助下，给机器人的手赋予人类手的灵巧。
▎受神经启发的计算机
人脑由近1000亿个相互连接的脑细胞组成，这也是它如此难以建模和理解的部分原因。创新计算通过模拟神经元之间的信号交换帮助我们加深了理解，但迄今为止，即使是在最快的超级计算机上运行的最好软件，也只能模拟人类大脑的1%。
一款拥有百万处理器核心的尖峰脉冲神经网络架构SpiNNaker机器，拥有3万个芯片上的1亿个晶体管。一个这样的芯片可以实时模拟16000个神经元和800万个突触。这与目前用于神经信号研究的最好的大脑模拟超级计算机软件不相上下，甚至更好。
但这仅仅只是开始。独特的SpiNNakker不是通过标准网络，比如从A点向B点发送大量信息来进行通信的。相反，它的工作方式更像人脑，同时向数千个不同的目的地发送数十亿条信息，完全重构了传统计算机的工作方式。
SpiNNakker有潜力克服传统超级计算机的速度和功耗问题，如果人类想要破解人脑之谜，这是非常重要的一点。最终，它可以促进我们对大脑中的神经处理的理解，以及学习和阿尔茨海默氏症等神经疾病。
▎虚拟癫痫症患者
EBRAINS的另一个重要应用是虚拟癫痫患者(Virtual epileptic patient，VEP)的开发。这是一个基于病人个性化的脑网络模型的计算机程序，通过整合由MRI检测的患者的癫痫和病变的大脑连接区域来实现。
目前，临床医生使用能够提供大脑活动记录的脑电图(EEG)，这有助于识别癫痫何时开始。然而，这些信息本身并不能使临床医生确定癫痫类型，并做出最佳治疗决定所需的全部信息。
@ INS Marseille，来自癫痫患者的数据可以在计算机程序中使用。
该模型向特定患者提供了个性化预测，随后，外科医生能够评估多种不同治疗策略的影响，并确定最佳治疗方案，从而获得最成功的结果。
▎文献输出
截至2021年9月，有1497篇同行评议的期刊文章引用了人脑项目，其中许多发表在权威期刊上。2018年，研究人员在《自然》杂志上发表了关于神经技术恢复脊髓损伤患者行走的文章。
2020年，有研究团队在《科学》杂志上发表了关于大脑细胞架构的最全面的图谱。同年，研究人员还在被称为锥体细胞的脑细胞中发现了一种特殊类型的动作电位，并揭示了海马体中一种重要的记忆机制。
未来的一个重要目标是促进前瞻性的突破，这是一种展望未来潜在的发展和变化的方法。希望有一天，我们能完全理解人类大脑，并为神经疾病和精神疾病提供新的疗法。但这并不容易，毕竟，它比火箭科学更难以理解。
参考资料：
1.https://theconversation.com/the-human-brain-project-six-achievements-of-europes-largest-neuroscience-programme-169184；
2.https://www.youtube.com/watch?v=3rZYn62OId8；
3.https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abb4588；
4.https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aax6239
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