腦網(wǎng)絡(luò)組研究具有巨大的潛力

近日，在以“腦網(wǎng)絡(luò)組及其臨床應(yīng)用的前沿科學(xué)問題”為主題的第393次香山科學(xué)會議上，與會專家指出，隨著磁共振、光學(xué)成像以及基因工程等技術(shù)的發(fā)展和融合，活體全腦結(jié)構(gòu)和功能信息的檢測有了更新的技術(shù)手段。據(jù)此，腦網(wǎng)絡(luò)組學(xué)應(yīng)運而生，成為了認識腦、進行腦研究的新途徑。

   腦外科手術(shù)之后，明明手術(shù)部位不涉及語言功能區(qū)，可病人就是不能開口說話；一個可以講多門語言的病人，在進行了腦部手術(shù)之后，只是不會講中文，其他語言依然運用自如……這些事例讓我們對大腦結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性有了更深的了解。近日，在以“腦網(wǎng)絡(luò)組及其臨床應(yīng)用的前沿科學(xué)問題”為主題的第393次香山科學(xué)會議上，與會專家指出，隨著磁共振、光學(xué)成像以及基因工程等技術(shù)的發(fā)展和融合，活體全腦結(jié)構(gòu)和功能信息的檢測有了更新的技術(shù)手段。據(jù)此，腦網(wǎng)絡(luò)組學(xué)應(yīng)運而生，成為了認識腦、進行腦研究的新途徑。
   本次會議執(zhí)行主席、中科院上海神經(jīng)科學(xué)研究所郭愛克研究員介紹說，過去一個多世紀以來，從分子、細胞等微觀水平對腦進行研究是*重要的研究手段。隨著研究的不斷深入，人們也認識到，神經(jīng)細胞是組成神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能單位，神經(jīng)細胞之間通過相互聯(lián)系形成的神經(jīng)環(huán)路則是腦處理信息的基本單位；腦功能不是單個神經(jīng)元或單一腦區(qū)所獨立完成的，而是由神經(jīng)環(huán)路內(nèi)的神經(jīng)元團（群）、功能柱或者腦區(qū)交互作用來實現(xiàn)的。因此，腦是一個多層次系統(tǒng)，腦研究需要從不同水平上來進行。
   中科院自動化所蔣田仔研究員指出，從腦連接組（connectome）跨越到腦網(wǎng)絡(luò)組（brainnetome）是十分必要的。他認為，腦連接組關(guān)注于構(gòu)建神經(jīng)元（團）或者腦區(qū)之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，而腦網(wǎng)絡(luò)組不但關(guān)注構(gòu)建神經(jīng)元（團）或者腦區(qū)之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，更重要的是在于理解腦網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建之后的動態(tài)屬性及其改變與神經(jīng)精神**的關(guān)系。因此，“腦網(wǎng)絡(luò)組”這個新概念不但具有科學(xué)意義，同時也具有重要的臨床現(xiàn)實意義。腦網(wǎng)絡(luò)組學(xué)研究不同時空尺度上的腦網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、動力學(xué)屬性、腦功能及功能異常的腦網(wǎng)絡(luò)表征、腦網(wǎng)絡(luò)的遺傳基礎(chǔ)等內(nèi)容，它為理解腦的工作機理及腦功能異常提供了新途徑，已經(jīng)成為當今信息科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科的共同前沿。
   郭愛克認為，神經(jīng)科學(xué)的主要任務(wù)就是理解腦，以及智力是如何產(chǎn)生的。*近的研究發(fā)現(xiàn)，在進化的過程中，腦的進化策略很早就不是依賴細胞以下的生物大分子層面的循序漸近，而是通過細胞層面以上的神經(jīng)元的相互作用以及自發(fā)的多樣性和選擇穩(wěn)定機制實現(xiàn)的。比如說，從低等的線蟲和斑馬魚，到高等的猴，再到人，其神經(jīng)元在生物大分子層面上差別不大，也就是“蓋樓的磚”沒有顯著差異，但是由于“蓋樓”的方式不同造成了物種間行為表現(xiàn)的巨大差別，這種差別正是由于神經(jīng)元之間的組合方式不同造成的。因此，研究神經(jīng)環(huán)路和腦網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。另外，從腦網(wǎng)絡(luò)研究的敏感性來看，可以重點關(guān)注一下神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)退性行**對腦網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的改變。
   中科院自動化所馬頌德研究員認為，腦網(wǎng)絡(luò)組研究具有巨大的潛力，但是其研究過程具有鮮明的多學(xué)科交叉以及應(yīng)用特點。即使在其還沒有成熟時，也需要緊密結(jié)合實際應(yīng)用來展開。有必要以一種或幾種神經(jīng)功能或行為表現(xiàn)、行為異常作為基本的共同語言來研究，以促進對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和節(jié)點間連接的定義和選擇。腦網(wǎng)絡(luò)研究可以分成微觀、介觀和宏觀的，它們可以分開一個單位做，也可以聯(lián)合全世界以類似基因組的方式進行研究。
   據(jù)悉，腦網(wǎng)絡(luò)組是至今所有“組學(xué)”中**一個由中國提出，并得到學(xué)術(shù)界越來越廣泛認可的領(lǐng)域。此次香山會議上各個領(lǐng)域?qū)＜叶急硎驹敢馔献?，共同?guī)劃和制定腦網(wǎng)絡(luò)組研究的路線圖，推動腦網(wǎng)絡(luò)組研究取得突破性成果。