人相连接，进而通过高度的仿真与模拟，更科学、准 确、灵活、可控地探究生物行为背后神经系统的多层
优势即无侵袭性，而且靶区所受放射剂量可据组织
耐受性严密控制，放射区边缘的放射性衰减锐利。 此外，近２年国际上将免疫学的新技术、新进展应用 于神经肿瘤的治疗中，正逐步形成一门新的学科，即
次工作机制，这是一种有别于传统单纯依靠自然实 验来获取结论的全新研究策略。从应用的角度讲， 人工智能、神经机器人平台可以帮助人类开发“类 大脑”化的控制器。例如，在外科手术领域，随着无
［４］Ｍａｒｃｕｓ ＨＪ，Ｈｕｇｈｅｓ—Ｈａｌｌｅｔｔ
Ａ，Ｃｕｎｄｙ ＴＰ，ｅｔ ａ１．ｄａ Ｖｉｎｃｉ ｒｏｂｏｔ．
ｏｎ
神经元、递质等组成的生物神经网络，也指模仿大脑 神经突触连接并进行分布式并行信息处理的人工神
经网络。它是多学科交叉的前沿阵地，把神经科学、 信息学、物理学、数学、计算机学、分子生物学及哲学
术与学者的认识层次之间相互关联，同时也互相制 约。例如，利用手术显微镜能有效观察病灶细微形
态，“锁孔入路”也由此成为可能，但单纯使用显微
交叉和协同发展，为更全面地揭示神经科学奥秘提
供了无限可能。
参
１ Ｈａｍｐｔｏｎ
镜却不能了解组织结构的功能信息、代谢状态；（２） 研究方法的局限性、特殊性；（３）现代神经科学的多
因组学、蛋白质组学、代谢组学也成为了神经科学研 究的重要工具。神经科学的多层次性和高综合性决
完善传统计算机操作模式：一是随着非平衡系统的 自组织理论等的产生及其与高科技的结合，人们对
复杂系统有了新的认识；二是神经科学揭示出的脑 信息加工的普遍原则，如信息处理的平行加工与层 次观点等，也启示了人工网络的设计。（２）人工智
技术的推动下取得了辉煌成就，但恰如美国总统奥
巴马所说，“人们可以识别距地球数万光年的星系 和磁场，可以研究比原子还小的粒子。但是，以目前 的科技能力，人们依旧未能全面、深刻地揭示自身大 脑的奥秘。”神经科学是当代自然科学所面临的一 项极大的挑战。科学技术的进步，多领域、多学科的 交叉渗透和通力协作无疑是应对这项挑战的关键。 １．神经科学迎来了飞速发展的高潮：神经科学
层次特点决定了单水平、单方面的研究必然不能揭
考
文
献
ｔｏ
Ｔ．Ｅｕｍｐｅ∞一ｌｅｄ ｐｒｏｊｅｅｔ ｓｔｒｉｖｅｓ
Ｈｕｍａｎ Ｂｒａｉｎ
ｓｉｍｕｌａｔｅ
ｔｈｅ ｈｕｍａｎ
ｂｒａｉｎ［Ｊ］．ＪＡＭＡ，２０１４，３１１（１６）：１５９８—１６００． ［２］Ｔｈｅ ＬＮ．Ｔｈｅ
Ｌａｎｃｅｔ
示神经系的全貌，即必须将５个层次打通。因此，如 何跳出医学范畴，在不同领域间开展跨学科协作对 于神经科学取得再次飞跃的作用不言而喻。（１）神
（本文编辑：刘小梅）
万方数据
国防部高级研究管理局共同出资资助通过推动创新 型神经技术开展大脑研究（ＢＲＡＩＮ计划）。该计划 包括３个方面：①开发利用新工具、新技术绘制神经 环路；②跨学科研究人脑行使其神经功能并产生意 识所需要的概念性工具和结构性工具；③通过大数
据分析、脑成像等技术进行大脑的动力学研究。人
识——在治疗疾病时，不能单一的采用一种固定的
方式，而需要将多种手术、非手术的方法结合起来， 综合选择最优的治疗策略。在这种认识下，以往许
多需要开颅手术的疾病现在可以保守治疗或微侵袭 治疗；相反，以往许多与外科手术毫无关联的疾病目 前亦可以手术干预。近年来，神经科学与放射治疗
学结合，形成了立体定向放射神经外科学，其最主要
工智能、神经机器人平台是ＢＲＡＩＮ计划的核心，其 目标即是把复杂、精密的人脑网络模型与虚拟机器
万方数据
虫堡医堂苤查！鱼！ｉ生！旦ｉ旦筮堑鲞筮！！期盟！！！丛塑』鱼！ｉ坠：垒Ｅ堕！！：；Ｑ！！：！！！：！！：№：！！
图等；生物化学和分子生物学方法包括纸层析、放射
充分整合起来，为正在开发的接近脑工作原理的神
经计算机提供了理论基础。神经网络能有效改进、
免疫、免疫印迹、突触小体制备、聚合酶链式反应等； 影像学研究方法包括核磁共振（ＭＲＩ）、同位素法、正 电子放射断层造影术（ＰＥＴ）、数字减影血管造影、经 颅多普勒超声（ＴＥＤ）、分子影像技术等。近年来，基
ＤＯＩ：１０．３７６０／ｅｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０３７６－２４９１．２０１６．１３．００３ 作者单位：１００７３０中国医学科学院北京协和医学院北京协和 医院神经外科 通信作者：王任直，Ｅｍａｉｌ：ｗｒｚｐｕｍｃｈ＠１６３．ｃｏｒｎ
学研究方法中的多学科、多技术交叉渗透：神经科学
的形态学研究方法包括免疫组化法、杂交法、神经功 能活动定位法、束路追踪法等；生理学研究方法包括 检测神经递质、观察生物行为、电刺激、膜片钳、脑电
Ｈｕｍａｎ Ｂｒａｉｎ
研究中通常根据机体的表观征象探究背后的原因、 机制，进而针对病因设计最科学的治疗方法。
然而，“自下而上”在具体操作过程中往往无法 有效切割、分离复杂混沌体系中的众多单因素，故常 使研究层次无法向上突破环路的水平；而“自上而 下”由于常受到技术水平的限制，难以真正彻底地 了解微观世界的运行状态，即无法向下突破环路的 水平。故现代神经科学在学科思想层面的重要任务 之一即是采取有效的策略，联通、整合整个神经科学 内部的每一个层次，真正金方位推动脑研究的进展。
是医学领域，乃至整个自然科学界最前沿、最复杂、
最深奥的学科之一。而且，从国家和社会需求的角 度讲，神经科学的发展对于提高人口素质、维护人类 健康、延长人均寿命有着重大的意义。为了全面而
深入地揭示人脑的奥秘、全力推动神经科学的发展，
世界很多发达国家在２０世纪９０代即绘制了长远发 展脑科学的蓝图，并预言２１世纪将是“神经科学的 年代”。２０１３年１月欧盟投入１０亿欧元开启
定了其研究方法是多学科、多技术交叉渗透的；反过
来，神经科学的发展也将同时推动相关学科的不断
能和神经机器人平台推进脑科学的进一步研究：
２０１３年起美国国立卫生院、美国国家科学基金会和
前进。（２）神经系统疾病治疗中的多学科、多技术
交叉渗透：随着生物医学领域各学科新技术、新知 识、新理念的不断应用，当今神经科学界已达成共
框架立体定向技术、影像融合、神经导航技术的发展
免疫神经科学，有效提高了神经系统恶性肿瘤患者 的存活期，而在神经外科学界肿瘤恰恰是被认为最
应汇聚多学科高精尖人才的领域。这些都是不同医
和成熟，手术机器人应运而生，如ＮｅｕｒｏＭａｔｅ机器
人Ｌ４］。２００９年新一代立体定位多功能机器人
学亚学科间共同发展、相互合作的必然结果。 ４．神经科学的进一步发展需不同领域间的跨
ａｓｓｉｓｔｅｄ ｋｅｙｈｏｌｅ ｎｅｕｍｓｕｒｇｅｒｙ：ａ ｃａｄａｖｅｒ ｓｔｕｄｙ
ｆｅａｓｉｂｉｈｔｙ
ａｎｄ
ｓａｆｅｔｙ［Ｊ］．Ｎｅｕｍｓｕｒｇ Ｒｅｖ，２０１５，３８（２）：３６７－３７１，３７１．ＤＯＩ：
１０．１００７／ｓ１０１４３－０１４．０６０２．２．
（收稿日期：２０１６－０１－２３）
Ｐｒｏｊｅｃｔ，运用超级计算机技术从神经网
络方面入手模拟人脑功能。该工程被专业人士看作 是能够与人类全基因测序等一些顶级科学计划相媲
美的项目¨Ｊ。２０１３年４月美国宣布投入４５亿美元
开启“脑科学研究计划”，广泛、深入地探究人脑的
运行机制，构建脑网络图谱，研发针对帕金森病、阿
尔茨海默症等许多目前尚不能完全治愈的神经疾病 的新疗法Ｌ２Ｉ。２０１４年４月日本紧随其后，宣布启动 脑计划，并以狨猴为研究材料初步探究脑工作的原
理。世界各国对脑科学的研究给予高度的关注旧Ｊ。 继欧盟、美国、日本纷纷开启各自的脑研究工程之
后，２０１５年３月国务院通过了“中国脑计划”预案， 并宣布该计划是一项事关中国未来发展前途的重大
３．神经科学的进一步发展需生物医学领域内
部的多学科合作：神经科学全面综合了生理学、生物 化学、分子生物学、生物物理学、细胞生物学、免疫 学、神经病学、解剖学、神经病理学及精神病学等多 门学科，是一门名副其实的交叉科学。（１）神经科
学科合作：神经科学某个层次的研究常存在局限性， 有３方面原因：（１）观察技术上的局限性。观察技
ＲＯＳＡＴＭ则将手术计划系统、导航系统、机器人辅助 器械定位系统、操作组件等结合起来，目前，已应用 于颅骨开放性手术、内窥镜手术、功能神经外科等多
个领域，被誉为神多学科的渗透
经网络研究的跨领域、跨学科协作：神经网络既指由
Ｐｒｏｊｅｃｔ：ｍｕｔｉｎｙ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｆｌａｇｓｈｉｐ［Ｊ］．
Ｎｅｕｒｏｌ，２０１４，１３（９）：８５５．
［３］Ｏｋａｎｏ
Ｈ，Ｍｉｙａｗａｋｉ Ａ，Ｋａｓａｉ Ｋ．Ｂｒａｉｎ／ＭＩＮＤＳ：ｂｒａｉｎ－ｍａｐｐｉｎｇ ｐｍｊｅｃｔ ｉｎ Ｊａｐａｎ［Ｊ］．Ｐｈｉｌｏｓ Ｔｒａｎｓ Ｒ Ｓｏｃ Ｌａｎｄ Ｂ Ｂｉｏｌ Ｓｃｉ，２０１５， ３７０：１６６８．ＤＯＩ：１０．１０９８／Ｂｔｂ．２０１４．０３１０．
子”——各层次均能有效运用各种神经生物学手段 对大脑工作的部分基本原理进行阐述。在长期实践 中神经科学发展出了“自下而上”的还原法和“自上
而下”的系统法两种研究范式。这两种相对应的范 式在研究思路上截然相反，共同推动了揭示大脑奥 秘的进程，也为其他自然科学的进步起到了示范作 用。“自下而上”的还原范式即从微观分子、细胞入 手，探索神经环路的运行原理，最后达到对整个神经 系统和全脑的认识。该范式认为只有把最基本的组 分研究清楚，才能逐步理解系统和整体。“自上而 下”的系统范式则强调将复杂问题层层分解为若干 简单问题，直至揭晓答案。例如，在神经系统疾病的
生堡匡堂苤圭垫！！生！旦！旦笠堑鲞箜！！塑盟！！！丛鲤』￡！ｉ些：垒趔！！：！Ｑ！§：ｙ！！：堑：№：！≥
．专家论坛．
浅论神经科学的跨领域、多学科发展
孔祥溢王任直
从学科发展的角度看，神经科学是生命科学中 蓬勃发展的重要前沿领域之一，受到各国政府和社 会的高度重视。虽然神经科学的发展目前已在科学