“上可九天揽月,下可五洋捉鳖”,人类对于外部环境的探索已经穷其边界,但对于大脑这个重量仅占人体总重量2%的器官却知之甚少。作为生命科学最尖端、最前沿的领域,脑科学是人类最难攻克的科学堡垒之一,也是人工智能、脑机接口、仿生科学等前沿科技发展的基础,其发展和进步更关系着抑郁症、自闭症、帕金森症、阿尔兹海默症等神经和精神疾病的治疗。

在各国都推出自己的大脑研究计划的背景下,脑科学的发展仍存在诸多挑战,在与生物学、心理学等多种学科交叉融合的同时,脑科学研究瓶颈的突破还有赖于企业投资与产业创新的协同发展,并提高医疗产业的时效性。

迟来的中国脑计划

进入 21 世纪,脑科学研究呈现百花齐放、百家争鸣的局面。科学家们不但揭开了五觉(视觉、嗅觉、味觉、听觉、感觉)的工作原理、脑信息传递和优化处理的机制,揭示出精神疾病的产生机理,还成功绘制出大脑的动态发育蓝图,破译了人类大脑的两个组织轴,以及脑神经元网络结构适应环境的动态机制等。

如今,随着基因技术、遗传学技术、光学技术、电信号检测技术、超高分辨显微成像技术、工程学技术、纳米技术等新兴技术逐渐应用于脑科学领域,生物解剖学、电生理学、生物化学、分子生物学、脑成像学已成为脑科学的主要研究方法。这些研究方法极大拓展了脑科学研究的疆界,也将脑科学研究热潮推向了前所未有的高度。

近十年来,美国、日本、澳大利亚、韩国等国相继推出脑科学研究计划,率先布局,展开科技角逐。整体来看,美国在脑科学研究领域独领风骚,欧洲、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、日韩等为第二梯队,以色列、中国等新兴力量已崭露头角。

与美国脑计划2021年进入2.0时代——开始着手将此前的科研成果推向临床转化相比,我国脑计划国家层面布局相对较晚。

2013-2014年,中国脑计划开始酝酿;2016年,中国“十三五”规划纲要将“脑科学与类脑研究”确定为重大科技创新项目;2021年9月16日,科技部网站发布科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知,涉及59个研究领域和方向,经费预计超过31.48亿元人民币。预计未来几年,中国脑计划可能会有数百亿的投入。这意味着我国经过多年论证的脑计划正式启动,整体规模有望比肩美国。 

据了解,中国脑计划围绕“一体两翼”,即“以脑认知原理为主体,以类脑计算与脑机智能、脑重大疾病诊治为两翼”展开研究部署,以抢占全球脑科学前沿研究制高点,主要解决大脑对外界环境、对人类及灵长类动物自我意识以及对语言等三个层面的认知问题。

产业化的机会与伦理边界

脑科学的重要性毋庸置疑,其研究成果的应用推广对全人类来说意义非凡。但目前其应用领域还十分有限,主要有两大方面,一是在脑科学促进学科融合发展方面,脑科学与其他学科之间不断交叉拓展、向纵深融合,催生了新兴学科、新兴科技的诞生和繁荣,如神经教育学、脑机接口的兴起;二是研究成果直接应用于其他领域,如仿生科技、人工智能、医疗、军事等。

在临床医学方面,脑部疾病的致病机理、定位与诊断、治疗与康复与脑科学研究密不可分。随着脑科学在基础研究、材料学、人工智能等领域取得进展,也将为临床医生与患者带来利好与福音,包括治疗手段的改善、手术创面的减小以及治愈率的提升。

大脑控制着人体的运动、感知、情感,是人类创造力的来源,而保护大脑健康的前提是认识大脑。但目前用以探知大脑的检测手段相对有限,比如CT检测脑出血等早期脑梗的特征、核磁共振进行多个序列扫描以研究大脑功能、脑电图检测大脑皮层脑电波活动;在治疗方面,由于血脑屏障的存在导致很多药物难以通过血液进入脑组织从而治愈大脑疾病,开颅、介入微创等治疗手段应运而生。

“人的大脑中存在太多未知的领域,当下能够治愈的大脑疾病并不多。”脑卒中AI一体化解决方案研发商强联智创创始人秦岚认为,对于大脑的检测方式还存在可延展性,随着技术的发展,而不仅仅局限当前的几种技术。而AI等数字技术则同时在诊断端与治疗端赋予了临床医生更有利的武器,乃至前端的预防、筛查与脑损伤的院后康复中,脑科学都存在着大量产业化的机会与空间。

此外,目前的脑科学研究还存在着伦理边界,即通过内科或外科方式治疗脑部或神经系统疾病是被广泛认可的,但通过各种技术装置升级人类大脑的生理机能则存在着伦理层面的争议,这也为今天的脑科学研究划定了红线。

产学研亟需深层交流互动

与肿瘤、血管病等影像学表现相对清晰、病灶明确的疾病相比,脑部或神经系统疾病的复杂之处在于其发病呈现网状结构,而对于脑部活动点位的基础研究仍处在起步阶段。

上海东雷脑科医院院长、神经外科医生宋冬雷表示,这需要相关医疗器械研发企业与科研机构乃至临床医生在疾病种类、器械功能、治疗效果等方面加强交流,而不仅仅是将最新研发的药品或器械送至临床进行实验。

专注于功能神经外科的精准医疗服务提供商诺尔医疗创始人杨欢认为,从“知其者寡”到“知其者众”,在普及了脑科学的基础认知之后,当下的脑科学还处于从科研到产业化的长周期之中:首先,单一的技术需要获得临床专家乃至科学家的认可,即所谓学术共识;但学术的初阶共识若要在医疗层面上被广泛使用,则需要经历大量的伦理、安全、技术层面的延展,并达成临床共识;在学术和临床共识达成的这种前提下,才有可能去尝试去做产业化,但产业化本身又面临着自身发展规律的困局,包括认知与实现之间的鸿沟所构成的投资困境。

脑动脉瘤微创医疗器械研发商艾柯医疗创始人吕怡然表示,医疗原创性研发产品化的过程中会面临一系列现实的困难:第一步便是为这项“世界第一”的技术寻找有勇气愿意冒险的投资机构、第二是说服各个临床试验中心的伦理委员会和专家参与实验、第三是在临床试验后提交药监局审批、第四是投放市场后病人是否接受、企业能否收回成本。

这也考验着科学家与临床专家进行源头创新的积极性,需要整个投资界、产业界、学术界以及临床医生群体齐心协力推进。

好在已经诞生了一些半公益理念的孵化器,愿意支持投资周期较长的脑科学研究的发展。去年11月,专注于脑科学垂直领域的“红杉中国脑科学孵化中心”在上海张江正式启用。红杉资本与科研院校和临床专家深度合作,携手中科微光、博锐康等脑科学头部创新企业,期望打通科研、临床、企业,打造脑科学技术研究与产业孵化平台,加速脑科学技术产品商业化,推动脑疾病的干预诊疗不断落地。

正如宇宙中还存在未知的空间,人类大脑依然有神秘的疆界等待探索。相信随着科学家、技术人员以及创新企业形成更加紧密的一个集合体,发挥各方的能量,中国的脑科学领域将有长足的发展,并孕育出具有全球视角的创新企业。