文｜動(dòng)脈橙果局
前言：發(fā)布第一篇“醫(yī)療相關(guān)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”盤點(diǎn)文章后，橙果局收到了諸多來(lái)自國(guó)內(nèi)早期投資機(jī)構(gòu)、企業(yè)BD部門的反饋。產(chǎn)業(yè)界對(duì)這些實(shí)驗(yàn)室的關(guān)注讓橙果局更加堅(jiān)定的認(rèn)為，“醫(yī)療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”相關(guān)的文章有必要系統(tǒng)性的做下去，僅僅一篇淺薄的描述，無(wú)法展現(xiàn)出這些頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)力與研究重點(diǎn)。
因此，在接下來(lái)的日子里，橙果局將逐步以行業(yè)為單位，繼續(xù)對(duì)“醫(yī)療相關(guān)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行進(jìn)一步的分析。“行業(yè)與國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的第一篇，從腦科學(xué)開(kāi)始。
人腦是自然界最復(fù)雜的系統(tǒng)，1000億個(gè)神經(jīng)元、500萬(wàn)億個(gè)突觸，以及氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)所構(gòu)成的神經(jīng)遞質(zhì)等多種復(fù)雜因子構(gòu)成了這個(gè)高級(jí)認(rèn)知的器官，賦予了人類智慧、學(xué)習(xí)能力和可塑性。
同時(shí)，大腦相關(guān)的疾病也是復(fù)雜的。大多數(shù)重大腦部疾病都源于腦功能網(wǎng)絡(luò)的某種病變，由于缺乏對(duì)發(fā)病機(jī)制和神經(jīng)認(rèn)知機(jī)制的認(rèn)知，大多數(shù)腦部疾病缺乏有效的診療手段。
迄今為止，在人類生命體的研究中獲諾貝爾獎(jiǎng)最多的是腦科學(xué)，但大腦這個(gè)由上千億神經(jīng)細(xì)胞組成的器官與人體的關(guān)聯(lián)至今還未被完全參透。
在此背景下，腦部疾病成為重大醫(yī)療健康和社會(huì)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球腦疾病患者約占全部疾病的11%，社會(huì)負(fù)擔(dān)接近人類疾病總負(fù)擔(dān)的30%。其中，我國(guó)各種腦疾病患者人數(shù)近1.3億，其中阿爾茨海默癥983萬(wàn)，12歲以下自閉癥兒童超過(guò)200萬(wàn)（每年新增20萬(wàn)），抑郁癥患者超過(guò)5000萬(wàn)。已成為重大公共衛(wèi)生問(wèn)題、社會(huì)問(wèn)題和民生問(wèn)題。
于是，腦科學(xué)成為了各國(guó)的研究重點(diǎn)。從2013年開(kāi)始，美國(guó)、歐盟及日本陸續(xù)開(kāi)展腦科學(xué)計(jì)劃：歐盟率先啟動(dòng)10億歐元的“人腦計(jì)劃”；隨后，美國(guó)也新增45億美元的“腦計(jì)劃”。腦科學(xué)也被認(rèn)為是人類未來(lái)一百年最重要的兩大前沿之一。
腦科學(xué)也是43個(gè)醫(yī)療相關(guān)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，重要的研究方向。43個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，專注腦科學(xué)方向的有4個(gè)實(shí)驗(yàn)室。
四個(gè)實(shí)驗(yàn)室的固定人員累計(jì)超過(guò)230個(gè)，研究方向覆蓋腦認(rèn)知到類腦技術(shù)。我們從中篩選統(tǒng)計(jì)了115位研究人員的主要研究方向，得出如下結(jié)論：
腦認(rèn)知研究最受關(guān)注，產(chǎn)業(yè)與科研分工明確
根據(jù)腦科學(xué)的研究目的和定義，我們較為籠統(tǒng)的將腦科學(xué)相關(guān)的研究分為三個(gè)層面：腦認(rèn)知、腦保護(hù)和腦創(chuàng)造。
腦認(rèn)知，即探知大腦的功能、結(jié)構(gòu)及原理，包括大腦的物理構(gòu)成、生物機(jī)理和工作機(jī)能。
腦保護(hù)，即針對(duì)腦部疾病治療開(kāi)展的發(fā)病機(jī)制探索，診斷、治療研究。
腦創(chuàng)造，即對(duì)大腦功能進(jìn)行開(kāi)發(fā)或借鑒大腦功能開(kāi)發(fā)技術(shù)，如類腦研究、腦機(jī)接口等。
在這些研究人員的主要研究領(lǐng)域中，腦認(rèn)知相關(guān)的研究熱度幾乎是壓倒性的，70的科研人員正在從事該方面的研究。腦保護(hù)相關(guān)研究次之，占整體人數(shù)的27%，而腦創(chuàng)造相關(guān)的研究占比僅3%。
這背后的原因其實(shí)老生常談，人們對(duì)大腦的認(rèn)知還太少，不僅諸多腦部疾病的發(fā)病機(jī)制和發(fā)病原因不明，關(guān)于神經(jīng)細(xì)胞的起源與老化、突觸和神經(jīng)環(huán)路形成依舊存在諸多未解之謎。
國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為科學(xué)與工程研究類國(guó)家科技創(chuàng)新基地，主要任務(wù)之一就是實(shí)現(xiàn)相關(guān)重要基礎(chǔ)原理的創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)突破或集成；或積累基本科學(xué)數(shù)據(jù)，為相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究提供支撐。腦認(rèn)知是腦科學(xué)研究的第一步，也就自然是4個(gè)腦科學(xué)相關(guān)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的共同關(guān)注對(duì)象。
從研究的價(jià)值來(lái)看，腦認(rèn)知的相關(guān)研究是腦科學(xué)的底層建筑。只有對(duì)大腦實(shí)現(xiàn)充分的認(rèn)知，腦部疾病的治療和預(yù)防才有跡可循。同樣的，也只有滿足對(duì)神經(jīng)元、神經(jīng)突觸傳遞機(jī)制充分了解的情況下，類腦計(jì)算、腦機(jī)接口等腦創(chuàng)造技術(shù)才得以誕生和應(yīng)用。
因此，我們可以看到科研單位和產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)在腦科學(xué)的研究方向上有著明確的分工?？蒲袉挝痪劢沟讓拥哪X認(rèn)知研究和應(yīng)用層面的腦保護(hù)研究，而企業(yè)端則在腦創(chuàng)造環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出多元化趨勢(shì)。
產(chǎn)業(yè)內(nèi)腦科學(xué)相關(guān)企業(yè)主要業(yè)務(wù)方向
腦成像、電生理技術(shù)、多組學(xué)研究是重要手段
人腦是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的超級(jí)CPU，構(gòu)成精巧而復(fù)雜。由于無(wú)法通過(guò)捐贈(zèng)的樣本獲得神經(jīng)信息傳遞和認(rèn)知相關(guān)的信息，針對(duì)人腦相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究實(shí)施難度較大。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取可通過(guò)侵入性和非侵入性的檢測(cè)手段獲取。
非侵入性手段中，腦成像技術(shù)被廣泛使用。通過(guò)腦成像技術(shù)，研究人員可以從外部“看到活體腦的內(nèi)部”。這些腦成像方法可以幫助科研人員理解腦特定區(qū)域與其功能之間的關(guān)系，對(duì)受神經(jīng)疾病影響的腦區(qū)進(jìn)行定位，發(fā)明新方法治療腦部疾病，在腦認(rèn)知研究中發(fā)揮著重要作用。
電生理技術(shù)是腦成像研究中比較常見(jiàn)的侵入性檢測(cè)技術(shù)。電生理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可直接評(píng)估神經(jīng)活動(dòng)的能力、對(duì)比間接代謝信號(hào)；也可以從單個(gè)細(xì)胞到整個(gè)大腦的多空間尺度記錄；甚至通過(guò)神經(jīng)刺激確定因果效應(yīng)。
電生理技術(shù)是歷史上第一個(gè)測(cè)量大腦活動(dòng)的技術(shù)，可以對(duì)大腦網(wǎng)絡(luò)中如何在生物學(xué)上實(shí)現(xiàn)功能性通信提供獨(dú)特的見(jiàn)解，從而在廣泛的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的行為分析。
通過(guò)交叉的科學(xué)技術(shù)和方法，電生理技術(shù)為研究大腦系統(tǒng)的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)提供了獨(dú)特的途徑。
而多組學(xué)分析技術(shù)則能夠通過(guò)動(dòng)物模型和實(shí)驗(yàn)樣本對(duì)腦部疾病的發(fā)病機(jī)制實(shí)現(xiàn)更多維度的解析。部分神經(jīng)退行性疾病與腦部蛋白的異常折疊、細(xì)胞分化和老化存在關(guān)系，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜。
多組學(xué)整合數(shù)據(jù)分析則能夠使研究人員對(duì)疾病發(fā)生的過(guò)程和分子機(jī)制的深刻理解，從層面上的研究逐步走向完善。在整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域，多組學(xué)整合數(shù)據(jù)分析不僅僅是數(shù)據(jù)的拼接，更是對(duì)生物學(xué)解釋的深入研究，為基礎(chǔ)生物學(xué)以及疾病研究提供新思路。
當(dāng)然，科研人員不僅是以上技術(shù)的使用者，也是技術(shù)的發(fā)明者。一方面，他們利用成熟的成像技術(shù)去認(rèn)知大腦，另一方面也通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新反哺產(chǎn)業(yè)，以產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的分析技術(shù)。
腦保護(hù)：腦部退化類疾病最受關(guān)注
腦部疾病可以分成四個(gè)大類，一是腦部退化類疾病，如老年癡呆癥、帕金森綜合癥、震顫性麻痹和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病、聽(tīng)力衰退等等對(duì)病患身體活動(dòng)能力傷害巨大的疾?。欢且钟舭Y、情緒問(wèn)題、精神分裂等精神疾病，這類疾病對(duì)認(rèn)知和情感能力造成損害；多動(dòng)癥、孤獨(dú)癥等兒童腦智發(fā)育問(wèn)題；四是腦部腫瘤等代謝異常疾病。
這幾類疾病中，腦部退化類疾病是研究人員關(guān)注最多的。其次則是抑郁癥、精神分裂等認(rèn)知和精神疾病。
腦部退化類疾病相關(guān)研究主要圍繞發(fā)病機(jī)制和藥物研發(fā)展開(kāi)，這些疾病大多是產(chǎn)業(yè)界藥物研發(fā)高地。由于對(duì)疾病發(fā)病機(jī)制和發(fā)病原因認(rèn)識(shí)不充分，大部分腦部退化類疾病仍然缺乏有效的診療方案，甚至阿爾茲海默病的藥物研發(fā)至今被視為藥物研發(fā)的修羅場(chǎng)。
作為重倉(cāng)基礎(chǔ)研究的科研單位，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)疾病認(rèn)知研究的重視在情理之中。研究成果一方面是讓人們對(duì)疾病有更進(jìn)的認(rèn)知，另一方面也是為產(chǎn)業(yè)內(nèi)后續(xù)治療藥物（藥物靶點(diǎn)）、診斷產(chǎn)品（生物標(biāo)志物）的研發(fā)提供思路和依據(jù)。
心理和情緒疾病在早年間一度被歸類為社會(huì)科學(xué)，即人們更多以為這類疾病的發(fā)生與神經(jīng)認(rèn)知和遺傳沒(méi)有太多相關(guān)性，臨床診療也缺乏檢測(cè)級(jí)別的金標(biāo)準(zhǔn)。
但隨著對(duì)大腦認(rèn)知的深入，社會(huì)行為、情緒問(wèn)題和精神疾病與神經(jīng)認(rèn)知展出關(guān)聯(lián)。臨床界和科研界都更加注重這些疾病的發(fā)生與生物層面上的關(guān)聯(lián)。同時(shí)，這些關(guān)聯(lián)的揭示也在為此類疾病的治療提供支撐和證據(jù)，尤其是心理疾病的數(shù)字療法。
青少年腦智發(fā)育也是國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)關(guān)注方向。世界衛(wèi)生組織《全球疾病負(fù)擔(dān)研究》顯示，5歲以下嬰幼兒中每49.5人就有1人患有腦相關(guān)疾病，如自閉癥、多動(dòng)癥、發(fā)育障礙等。在中國(guó)，早產(chǎn)兒篩查異常率高達(dá)18%。兒童青少年腦智發(fā)育是科技創(chuàng)新2030“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目首批5個(gè)研究方向之一。
腦創(chuàng)造：涉獵研究人員較少
作為腦科學(xué)研究的下游，這幾個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中從事腦創(chuàng)造相關(guān)研究的科研人員數(shù)量相對(duì)較少。
在目前統(tǒng)計(jì)到的115位研究人員中，僅醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林偉教授、宋志堅(jiān)教授，腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃龍文研究員在從事這方面的研究。
幾位科研人員的研究主要聚焦類腦人工智能科學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)輔助診斷與治療，以及行為調(diào)控與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。不難看出，這些腦創(chuàng)造的研究其實(shí)也在反哺腦保護(hù)研究。
相比產(chǎn)業(yè)在腦創(chuàng)造領(lǐng)域研究但是多樣性，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在腦創(chuàng)造的研究導(dǎo)向仍然是回顧到了腦保護(hù)。
政策、地方、科研和產(chǎn)業(yè)謝東，腦科學(xué)研究早已啟航
當(dāng)然，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室僅僅能反應(yīng)出我國(guó)腦科學(xué)研究的一部分，自“腦科學(xué)與類腦研究”被我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要確定為重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目和工程之一以來(lái)，腦科學(xué)研究亦是國(guó)家戰(zhàn)略。
2021年，我國(guó)發(fā)布了“十四五”規(guī)劃，對(duì)腦科學(xué)的重視程度有增無(wú)減。在“十四五”規(guī)劃中提到瞄準(zhǔn)腦科學(xué)等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目；并在類腦智能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)。
2021年，期待已久的“中國(guó)腦”計(jì)劃進(jìn)入了實(shí)際落地階段?？萍疾空桨l(fā)布《科技創(chuàng)新2030——“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》，并于10月9日開(kāi)始項(xiàng)目申報(bào)。
該指南確定了腦科學(xué)與類腦研究重大項(xiàng)目以5年為周期，在2021年度將圍繞腦認(rèn)知原理解析、認(rèn)知障礙相關(guān)重大腦疾病發(fā)病機(jī)理與干預(yù)技術(shù)、類腦計(jì)算與腦機(jī)智能技術(shù)及應(yīng)用、兒童青少年腦智發(fā)育、技術(shù)平臺(tái)建設(shè)5個(gè)方面共59個(gè)研究方向，將由國(guó)家撥款經(jīng)費(fèi)概算31.48億元。
在政策上，發(fā)展中國(guó)腦計(jì)劃的力度有增無(wú)減，科研單位對(duì)該研究領(lǐng)域的覆蓋也在持續(xù)擴(kuò)大。
北京和上海分別成立了北京腦科學(xué)與類腦研究中心和上海腦科學(xué)與類腦研究中心，并啟動(dòng)“腦科學(xué)與類腦智能”地區(qū)性計(jì)劃，開(kāi)始資助相關(guān)研究項(xiàng)目；高校也紛紛成立類腦智能研究中心。這使得北京和上海逐漸成為了目前我國(guó)腦科學(xué)研究最為集中的地區(qū)。
北京腦科學(xué)與類腦研究中心涵蓋的科研單位包括：中科院、軍事科學(xué)院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院等。上海腦科學(xué)與類腦研究中心則涵蓋中科院、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華東師范大學(xué)、上海科技大學(xué)等。
此外，中科院體系對(duì)腦科學(xué)的布局亦不甘落后。除了目前，神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室外，還成立了腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、動(dòng)物模型與人類疾病機(jī)理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和腦功能與腦疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。
2018年，教育部啟動(dòng)了高等學(xué)校基礎(chǔ)研究珠峰計(jì)劃（簡(jiǎn)稱珠峰計(jì)劃），開(kāi)始在高等學(xué)校布局建設(shè)前沿科學(xué)中心。腦科學(xué)作為前沿科學(xué)自然也被納入“珠峰計(jì)劃”，教育部先后批準(zhǔn)立項(xiàng)復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)前沿科學(xué)中心和浙江大學(xué)腦與腦機(jī)融合前沿科學(xué)中心。
在地方，腦科學(xué)相關(guān)的研究統(tǒng)籌機(jī)構(gòu)也在加緊布局。廣東省便由廣東省科技廳牽頭，依托南方醫(yī)科大學(xué)，并聯(lián)合香港科技大學(xué)、香港大學(xué)、香港中文大學(xué)、香港城市大學(xué)、澳門大學(xué)和廣州、深圳的大學(xué)與科研院所共16家單位聯(lián)合共建了粵港澳大灣區(qū)腦科學(xué)與類腦研究中心；重慶市、天津市、河南省、黑龍江省和四川省等地也成立了各自的腦科學(xué)研究中心。
除了政府機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。民營(yíng)研究機(jī)構(gòu)也在近年發(fā)展起來(lái)。其中，最為知名的莫過(guò)于IDG麥戈文腦科學(xué)研究院，目前該機(jī)構(gòu)已與北京大學(xué)、北京師范大學(xué)學(xué)、清華大學(xué)，以中科院深圳先進(jìn)院和麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所聯(lián)合共建了4個(gè)腦科學(xué)研究院。
2008-2021年腦科學(xué)企業(yè)融資事件數(shù)量
在產(chǎn)業(yè)方面，腦科學(xué)的企業(yè)發(fā)展在2016年迎來(lái)了第一次拐點(diǎn)。形成了醫(yī)療級(jí)腦機(jī)接口及芯片、消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口、機(jī)器人及手術(shù)設(shè)備、尖端科研設(shè)備、腦電傳感器及相關(guān)解決方案、臨床腦電大數(shù)據(jù)、腦部放射影像智能分析、數(shù)字療法等疆域。
盡管還沒(méi)有誕生Neuralink這樣的超級(jí)獨(dú)角獸，但我國(guó)的腦科學(xué)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段。
科研端和企業(yè)端在研究分布中呈現(xiàn)出明顯分工，科研端聚焦底層建設(shè)與應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)則更多布局下游。無(wú)形之中，國(guó)內(nèi)的腦科學(xué)領(lǐng)域形成了從基礎(chǔ)科研到應(yīng)用的上下游。
在政策、地方、科研端和產(chǎn)業(yè)端的協(xié)同下，腦科學(xué)的前景毋庸置疑。它不僅是生命科學(xué)研究的終極疆域，同樣也是產(chǎn)業(yè)和科研的星辰大海。
附115位科研人員研究方向
