科学家筛选落实大脑研究技术细节

当“脑计划”遇上物理学

斑马鱼幼体的实景全大脑活动图 图片来源《自然》

　　2013年4月，美国总统巴拉克·奥巴马宣布启动人类大脑研究计划，这令神经科学家备感振奋。但在兴奋之余，神经科学家应当重新审查一下自己初步的研究计划。一个物理学家、工程师及神经科学家组成的团队于近日在弗吉尼亚州阿林顿市召开了会议（由美国国家科学基金会赞助），讨论哪些研究计划是可行的，哪些是无法通过的。

　　《使用先进革新型神经技术的人脑研究（BRAIN）倡议》的核心是一项价值1亿美元的脑研究计划——旨在通过设计新型测量手段或工具，从内部或外部测量大脑神经活动。纽约冷泉港实验室神经物理学家Partha Mitra是本次会议的组织者之一，他说“不幸的是，有的研究计划违背了物理定律，有的突破了一些非常重要的工程约束和生物约束。”

　　Mitra认为，大会的目的在于对研究所涉及的生理局限问题进行切实讨论。他说“经过讨论，那些想设计设备的科学家就不会再提出超乎人体承受极限的计划，或修改不切实际的研究计划，寻找别的方法进行研究。”

　　伊利诺伊州阿贡国家实验室物理学家Peter Littlewood认为，一些研究计划有些异想天开，例如有科学家想设计一款纳米级的无线电通讯设备，并将这款设备“捆绑”在单独神经元上，用以记录和传输神经活动信息。但如果无线电通信设备的尺寸小到可以安置在人类大脑中，且不会造成任何显著伤害，那么这款无线电设备的信号强度就根本不足以穿透组织和骨骼向外传输任何信息。，如果增强设备的信号强度就会灼伤到周围脑细胞。一项注定被否决的提议想通过显微镜向大脑更深层处发射脉冲激光，借此研究神经活动。Mitra认为，再往深处前进1毫米是可能的，但就算再深入1厘米也无法达到研究目的，因为信噪比会随着深度的增加而呈指数级降低。