日前，中国科学院神经科学研究所、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、香港科技大学生命科学部和分子神经科学国家重点实验室、中国科技大学自动化研究所在 Cell 上联合发表了一篇概述论文《China Brain Project: Basic Neuroscience, Brain Diseases, and Brain-Inspired Computing》，介绍了「中国脑计划」在基础神经科学、脑疾病和脑启发计算上的研究进展。机器之心对这篇论文进行了完整的编译，读者也可通过以下链接查看原论文。

原论文链接：(16)30800-5

论文作者简介：

蒲慕明（Mu-ming Poo）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所（ION）所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）主任

杜久林（Jiu-lin Du）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所副所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）副主任

熊志奇（Zhi-Qi Xiong）：中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所副所长及该所脑疾病机理（Brain Disease Mechanisms）部门负责人

叶玉如（Nancy Y. Ip）：香港科技大学生命科学部和分子神经科学国家重点实验室主任，香港科技大学 Research and Graduate Studies 副校长

徐波（Bo Xu）：中国科学院自动化研究所所长，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）副主任

谭铁牛（Tieniu Tan）：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（CEBSIT）首席科学家，中国科学院副院长

中国脑计划（The China Brain Project）涵盖了对神经机制的基础研究和对脑疾病的诊断干预以及对脑启发智能技术的转化型研究。我们将讨论一些新出现的主题，同时会对特定的一些方面进行强调。

　　简介

在过去的几年中，全球各地的人们都意识到了对大脑进行研究的重要性，例如欧洲、美国和日本都启动了对大脑进行研究的项目。中国科学家在由中国科学技术部和自然科学基金会组织举办的许多战略会议上进行了讨论，最终达成了一个共识，即：神经科学的一个普遍目标——理解人类认知的神经基础——应该成为「中国脑计划（China Brain Project）」的核心。此外，中国也应该投入她的资源和研究能力，以满足迫切的社会需求。由主要脑疾病造成的社会压力逐渐上升，所以现在迫切需要一种预防、诊断和治疗脑疾病的新方法。在大数据的新时代，受大脑启发而得的计算方法和系统对于实现更强的人工智能和更好地利用越来越多的信息至关重要。正是由于对这些问题的考虑，中国脑计划项目提出了「一体两翼」战略（图 1）。其中对基本神经回路机制的认知的基础研究提供了输入并且接受来自脑疾病的诊断/干预和脑启发智能技术（两翼）的反馈。

标题为「脑科学与脑启发智能（Brain Science and Brain-Inspired Intelligence）」的中国脑计划项目被制定为了一个十五年计划（2016-2030 年），其中前五年与中国国家社会经济发展第十三个五年计划相符。作为中国一个相对较新的研究学科，神经科学还处在小范围领域内，几乎在所有领域都需增加政府支持来建设研究能力。另一方面，鉴于目前能力有限，该项目还需要选择一些侧重的领域进行研究，特别是那些中国科学家具有优势并且更可能作出重大贡献的领域。

　　认知的神经回路机制

理解人类的认知过程是人类理解自然的一个终极挑战。它不仅需要描述与不同层面的认知相关的现象（从行为到神经系统和回路再到细胞和分子），而且需要对在不同层面观察到的现象之间的因果联系的机械理解（mechanistic understanding）。由于脑成像技术和分子与细胞生物学的快速发展，在宏观和微观层面上对脑的理解已经取得了很大的进展。然而，由于我们在介观层面的知识有一个巨大的漏洞，所以我们很少知道特定类型的神经元是如何在大脑的不同区域组装成神经回路的，我们也不太清楚特定的神经回路在认知过程和行为中是如何执行它们的信号处理功能的。对这些活动的理解都需要神经回路在单细胞分辨率和神经元活动的时空模式的体系结构的详细信息。

为了理解脑的介观层面，我们必须识别所有神经元的类型，在一个多世纪以前，Ramon y Cajal 发起了一个仅仅基于神经元的形态学（neuronal morphology）的项目。单细胞 RNA 测序方法的最新进展通过基于其独特的蛋白质表达形式对神经元进行分类加快了细胞类型鉴定的步伐。然而，蛋白质的表达具有神经元状态依赖性，并且在一些情况下可能难以从相同神经元类型的新状态中区分新细胞类型。由于给定脑区域中相同类型的神经元可能通过其不同的输入和输出连接性来执行相同的回路功能，映射每个神经元的所有局部和远程连接（「单神经元连接组（single-neuron connectome）」）变得对于定义神经元类型而言很重要。在这里，通过单细胞 RNA 测序分析描绘相对特定的分子标记划分，并且可以反复使用一种通过输入输出连接和分子标记的独特模式的单神经元连接组分析的方法来最终定义神经元的类型。一旦定义了细胞类型，在神经元中表达的特异性分子探针就可用于监测和扰乱它们的活性，atv，以便剖析基于脑认知和行为的神经回路机制。