脑科学与数理科学、信息技术、临床医学等学科的融合正在孕育基于脑科学的医学和工业技术革命，中国要走在前列，亟需发展多学科交叉的神经科学。把神经科学实验、临床应用和定量化的数理科学与信息技术联系在一起，综合运用物理、统计、数学以及信息工程的概念和分析工具来科学研究脑功能，已经成为国际脑研究领域的大趋势，也促成了2012－2013年欧盟推出“人脑计划”、美国推出“脑活动图谱计划”，旨在未来10年投资数十亿美元在脑科学领域以揭开生物脑智能产生的神经回路基础，期望得以应用于脑疾病的预防和治疗和发展智能计算机甚至仿神经计算的新型硬件。尽管对于这样两大计划所提的具体目标、内容和研究策略方面在学术界还有一些争论，但是对于脑研究的重要性，需要拨巨款支持多学科交叉的脑研究，以及治疗脑疾患和开发智能机器的迫切性方面科学界的意见是一致的。面对这样一个历史新局势，中国脑科学何去何从，将决定10年后中国是否会在基于脑的技术发展时代处于落伍还是居于主流领导潮流。

研究脑疾病的发病机制和治疗措施、并发展基于脑电信号的新型脑－机接口的电子医疗技术，可能是最切合中国社会需求，并会在10年后主导医疗和生物科技市场的有力切入点。以人类疾病问题推进科学研究，以服务于社会应用为科学研究目的，这是科学发展的主流，也是基因组计划得以成功的根本原因。从这个意义上，中国可以提出针对脑疾病的10年计划。

最近十多年来，国家973计划围绕脑结构和脑功能的可塑性、重要神经精神疾病发病机制、认知科学等方向部署了一批重大项目，也取得一批创新成果。但当前国内脑科学研究，还多是实验和临床科学研究，严重缺乏定量化的多学科交叉的研究手段和方法，这种现状和国内最近10年来计算神经科学人才的匮乏和国家对这方面的支持力度不足密切相关。

大脑皮层是高级认知功能和信息处理的‘计算核心’，是一个异常复杂的动力学系统，具有多种反馈机制和多层时空结构，具有纵横交织的神经纤维布线、多种神经元种类和神经环路构型。实验研究发现脑皮层电信号活动具有高度复杂的非线性特性、跨时空多维度的关联和演化特性。随着各项新技术，如全细胞记录、高密度多电极记录、诱发电位的单次提取新算法、钙染料双光子成像技术、脑功能核磁共振技术、脑基因组学、脑连接组学的迅猛发展，实验数据正在海量剧增，这些情况使得神经科学的实验研究以及临床脑疾病研究越来越迫切地需要数理科学的参与和协作来定量化挖掘有用数据，解释实验现象、从遗传、环境、神经、脑系统等多个尺度上来揭示脑疾病产生的机制。如果能够综合运用大数据处理方法、非线性动力学、统计物理、数学建模、计算机仿真、以及工程学等多学科技术方法和手段，紧密结合临床医学、神经生物学实验来深度挖掘实验现象后的本质，构建神经元和神经回路的电信号活动数学模型，揭示神经系统运行的电路原理，也必定能加快定量化阐明脑皮层信息处理机制的时间进程。因此中国要想在未来20年建设世界领先的脑科学和相关生物医学技术，一定需要迅速发展配套的一流计算神经科学、计算神经医学、计算精神病学等定量化学科，并加强计算神经科学、实验脑科学、临床脑科学的交叉合作研究。

以复旦大学为例，复旦大学是国内大学中脑科学研究居于前列的院校，其优势不仅在于长期以来以脑疾病的机制和诊疗为研究目标的脑科学研究院（马兰、郑平等），还在于拥有实力雄厚的脑疾病诊疗居于国内领先的华山医院等医疗单位（毛颖等），国内居于前列的生命科学院（尤其是遗传所等），以及在国内高校中从上世纪末就开始重视脑科学的多学科交叉研究的传统，特别是最近几年迅速在国内崛起并居于国际前列的计算神经科学、计算神经医学等研究课题组（数学学院冯建峰、计算机学院翁巨杨等）。因此复旦大学应当抓住历史的机遇，针对一种（重性精神病）或多种（老年化退行性疾病、脑瘤、脑中风等）脑疾病，建立一个跨学科研究脑疾病平台，综合复旦脑科学研究院、华山医院、生命科学学院、数学学院、计算机学院的多学科神经科学研究队伍，提出一个跨学科定量化研究脑疾病的脑计划，旨在从遗传－神经－脑系统等多个尺度上进行生物网络重构和大数据分析，揭示脑疾病的发病机制、并发展医药、康复、脑－机接口智能医疗等多方面的生物技术，培养并造就一批居于国际领先的大师级的跨学科脑科学研究专家，推动未来10年基于脑的医学和工业技术的迅猛发展，造福人类社会。

References:http://www.nature.com/news/whole-human-brain-mapped-in-3d-1.13245?WT.ec_id=NEWS-20130625Whole human brain mapped in 3D

• See-through brains clarify connections

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• Allen Institute aims to crack neural code

  29 March 2011

   

• Neuroscience: A new atlas of the brain

  17 July 2003

   

•  

• Human Brain Project

• Allen Brain Atlas

• International Neuroinformatics Coordinating Facility

• US BRAIN Initiative

（本文撰写感谢冯老师、顾老师修改意见）