The Human Brain Project Reboots: A Search Engine for the Brain Is in Sight

The human brain is smaller than you might expect:One of them,dripping with formaldehyde,fits in a single gloved hand of a lab supervisor.Soon,this rubbery organ will be frozen solid,coated in glue,and then sliced into several thousand wispy slivers,each just 60 micrometers thick.A custom apparatus will scan those sections using 3D polarized light imaging(3DPLI)to measure the spatial orientation of nerve fibers at the micrometer level.The scans will be gathered into

神经信息学的原理与展望

神经信息学是研究神经系统信息的载体形式 ,神经信息的产生、传输、加工、编码、存储与提取机理 ,以及建立神经数据库系统的科学。它是脑科学 ,信息科学和计算机科学相互交叉的边缘学科。神经信息学可分为分子神经信息学和系统神经信息学两个层次。神经信息编码可分为神经元脉冲序列的数字编码和突触联结权重编码两种编码方式。对21世纪神经信息学可能取得的新进展进行分析和预测 ,并论证开展人类神经组计划 (HuNP)和建立神经数据库系统的必要性与可行性。对人类神经组计划与人类脑计划的异同点 。

人类脑计划的研究进展

继人类基因组计划取得成功之后,人类脑研究成为下一个重大挑战目标。人类脑计划由瑞士洛桑联邦理工学院科学家蓝脑计划的发起者马克拉姆发起,包括神经科学和信息科学这两大热点相互结合的研究。其目标是建立一个能够为世界各国科学团体使用作为科研合作工具的信息交流平台,该平台将会整合所有有关脑的结构和功能的知识和数据在超级计算机上模拟大脑,让人们能够更加全面了解健康和疾病大脑以及脑部各种活动,期间也希望通过各学科的相互作用能够为神经科学、医药学和科学计算带来新的发展。该平台包含以下6个领域:神经信息学、大脑仿真、高性能计算、医学信息学、神经计算、神经机器人。继欧盟脑计划提出之后,各个国家相继提出相关脑计划,其最终目标是认识脑、研究脑、开发脑和保护脑。目前脑计划的研究内容包括神经元(突触,受体,离子通道)、脑解剖图谱、脑功能成像、神经网络模型等,还包括在实验数据基础上发展起来的的神经信息的理论模型和仿真计算,但各个国家的研究方向和研究进展各有不同。本文将综述主要脑研究国家的研究进展,并着重阐述中国脑计划的近况。

三维神经元几何形态生成算法研究进展

神经元是神经系统的基本构建和计算单元,神经元几何形态的计算模型对理解大脑的结构功能关系及信息处理极其重要。在总结和分析各种三维神经元几何形态生成算法的基础上,给出三维神经元几何形态生成算法的计算框架。根据神经元几何形态生成机制的不同,将生成算法分为基于统计分析的重建算法、基于文法规则的生成算法和基于生物发育的生长算法3类,并重点比较和分析现有生成算法的优缺点。

数字标准脑研究现状和进展

数字化标准脑是人类脑计划的重要组成部分和基础,可以帮助研究者从整体水平破解人类思维、意识起源的奥秘以及脑疾病发生的机制,从而从系统水平研究脑、认识脑、保护脑和开发脑。因此,标准脑的研究已成为科学研究的重要领域,本文对国内外数字化标准脑的研究现状进行综述,旨在明确标准脑的研究现状、存在的问题和发展趋势,加速我国标准脑的建立。

人类脑计划与神经信息学

了解脑及其功能是21世纪科学的重大挑战之一。神经信息学是神经科学与信息科学相结合的交叉学科。目前的“人类脑计划”旨在加强脑功能的基础研究 ,并开发用于分析、整合、合成、建模、模拟与提供各种数据的工具。中国应参与人类脑计划 。

脑研究的进展、挑战与机遇

脑科学一直是近年非常热门的话题,该文简要介绍美国、欧盟、日本和我国脑科学研究的重大计划,以及华南师范大学生命科学学院神经生理学实验室对神经退行性疾病(尤其是阿尔茨海默病)的研究兴趣.

人脑投射纤维弥散张量纤维束成像的初步研究

目的 利用弥散张量纤维束成像显示人脑内部分投射纤维的三维结构 ,探讨其与解剖学描述的一致性。资料与方法 对 1名正常志愿者进行单次激发回波平面弥散张量成像 ,利用纤维束成像软件包显示人脑部分投射纤维的三维结构 ,观察重建的投射纤维与解剖学描述的一致性。结果 通过选择恰当的感兴趣区 ,设置不同的部分各向异性阈值、角度阈值、步长和体素长度内采样数目等参数 ,弥散张量纤维束成像可以清楚地显示皮质脊髓束、视放射、内侧丘系、小脑上脚、中脚和下脚等投射纤维的三维结构 ,显示结果与解剖学描述具有较好的一致性。结论 投射纤维纤维束成像的结果与解剖学描述具有较好的一致性 。

人类脑计划和神经信息学

人类脑计划是继人类基因组计划之后的又一重大科研计划 ,本文对该计划产生的历史背景 ,目的 ,现状 ,急需解决的问题作了简要的综述。

欧盟未来新兴技术计划概况及进展

为加强欧盟信息技术前沿领域的研发创新,鼓励大规模产学研合作,提升整体科研竞争力,欧盟于2009年起,着手对未来新兴技术(FET)的大型研发和资助进行探索。经过长期筹备和多次选拔,2013年初,"石墨烯"和"人脑计划"项目被选为首批FET旗舰项目,分别获得总额10亿欧元的十年期资助。此举体现了欧盟以长远发展的眼光,对未来新兴技术的发展和多领域研发合作的高度重视。对欧盟未来新兴技术计划进行深入分析和研究,有助于我国相关机构和科技人员借鉴欧盟未来技术的研发理念和经验,加强有关研究和国际合作,探索适合我国国情的新一代信息技术前沿应用领域,提高我国的科研竞争力,为人类健康和社会可持续发展服务。

脑计划与精准医学

随着老龄化加剧,预计2030年中国60岁以上的人群达4亿人以上。神经退行性疾病患病率也节节攀升,虽然已做了大量的研究工作,但仍缺乏有效的治疗手段;未来主要的发展方向是寻找更为精确有效的微创或无创定位定性诊断工具,更为有效的治疗药物,更为个性化的诊疗方案等。脑计划的提出并实施,对解决人类自身难题,探索人类大脑数百亿个神经元的信息,并找到攻克人类脑部疾病的新方法带来了希望。

成人岛叶纤维连接的显示和分析

目的：显示和分析岛叶与端脑额叶、顶叶、颞叶、枕叶及边缘系统和丘脑等的连接情况.方法：联合应用DSI-studio和Brian Suite软件对20例脑连接组项目的T1加权数据和磁共振弥散进行处理,通过纤维束重建、脑结构配准、纤维束连接分析等过程,分析岛叶与脑其他结构连接情况.结果：Brian Suite软件生成的脑连接分析图中可见左右两侧岛叶与额叶、顶叶、颞叶、边缘系统、丘脑、基底核均有联系.通过三维纤维束重建,可见连接岛叶与其他脑区的纤维束有钩束、下额枕束、外囊、上额枕束、弓状束等.结论：通过成人脑岛叶与其他脑区纤维联系的研究,可为后续岛叶相关功能和临床研究提供结构和方法学上的帮助.

大脑听觉系统建模研究进展

如今,信息通信技术和生物学的融合发展到了一定阶段,欧盟人脑计划、美国脑计划以及日本脑计划等都在开展相关的脑科学研究,中国也已经开展了中国脑计划。欧盟和美国的两个计划分别投资10亿欧元和45亿美元,都是采用计算机来模拟绘制详细的人脑模型,对人类大脑进行模拟是重要内容。以国内外关于大脑听觉系统研究的论文为对象,通过对大脑听觉系统进行分析,概括出近年来大脑听觉系统的研究热点和动态,并且分析了今后该方向的研究趋势,为我国在该领域的理论研究提供依据和方法。

脑科学研究——生命科学最大的挑战

随着社会、经济的发展及人们认知的提高,脑科学研究已成为全世界科学研究的热点之一。新兴技术的出现极大促进了脑科学研究,为揭示大脑功能、运作机制和治疗脑疾病方面起到了重要作用。通过脑科学的基础研究、临床研究和基于脑研究大数据信息的挖掘,为类脑研究项目的开展奠定了基础。同时,脑的发育与衰老、学习与记忆、认知与情绪、意识与精神及各脑区的结构功能研究成为人类不断认识世界、认识自我、超越自我的最终挑战。脑科学研究被称为生命科学最后的疆域,是现代认知科学乃至整个生命科学面临的最大挑战,因此,脑科学研究对提高人们的健康水平、生活质量和创新能力具有重要的现实意义。

一门新兴的交叉学科——神经信息学

神经信息学是新近出现的一门新兴的交叉学科 ,它正在随着人类脑计划的实施而快速发展 .本文介绍了神经信息学的由来及其与人类脑计划的关系 ,分析了促使其发展的当代条件、神经数据的特点及其对信息科学技术提出的新要求 ,还介绍了神经信息学的研究项目实例 ,探讨了它的发展所带来的机遇和挑战 .

连接组和连接组计划

连接组就是神经系统中所有神经细胞相互连接关系的总体。个体的特性在很大程度上取决于其连接组,因此画出神经细胞相互连接的"线路图"就成了脑科学研究的一个基础前沿课题。本文对宏观和微观连接组研究、人类连接组计划、美国艾伦脑科学研究所的连接组研究作了综述,最后并对以连接组研究为代表的大科学、团队科学与公开科学作了讨论。

人口基本素质发生革命的历史必然性分析——兼析“人类基因组计划”和“脑的十年”计划

新旧世纪之交 ,人口素质发展史上最伟大的工程———“人类基因组计划”、“脑的十年”计划一经美国科学家提出 ,便立即得到许多国家科学家的热烈响应 ,受到各国政府的高度重视 ,成为世界性的行动 ,使人口基本素质的提高发生了革命性的变革。人口基本素质的提高之所以在人类生命演化与进步的进程发生革命性变革 ,是因为人类认识的本性及其能力的长足发展、自然科学的迅猛发展创造的有利科研条件和实现条件、人类实现健康长寿和拥有睿智、提高自身基本素质的强烈愿望和最大需要、国际间竞争的日益加剧使之必然。

人脑胶质瘤cDNA文库的构建

作者用异硫氰酸胍－酚－氯仿一步法提取人脑胶质瘤总ＲＮＡ，Ｏｌｉｇｏ（ｄＴ）纤维素亲和层析分离ｐｏｌｙ（Ａ￣＋）ＲＮＡ为模板，合成的ｃＤＮＡ长度为０．２～５ｋｂ。胶质瘤ｃＤＮＡ插入片段克隆到λｇｔ１１载体，所获得的重组子在体外进行包装。该ｃＤＮＡ文库滴度为１．１２×１０￣５，克隆效率为４．８×１０￣３／ｎｇｃＤＮＡ。本文库为研究人脑胶质瘤的基因结构与功能提供了重要基础。

负责任研究与创新框架之下的脑科学伦理治理——对欧盟脑科学计划(HBP)的案例研究

脑科学是当代科学技术发展的前沿,带来了重要的伦理与社会问题。国际上脑科学计划都把伦理与社会问题作为其中重要的一部分。欧盟脑科学计划(HBP)是把伦理与社会问题整合到整个计划中的一个典范,其一些做法具有创新性和启发意义。这篇论文从理念、结构设计、伦理治理机制和开展的重要问题研究等方面,对欧盟脑科学计划的伦理治理做了探讨,总结其成功要素,提出了对中国脑科学计划的科技伦理治理及其他领域的科技治理可以借鉴之处。

当代脑计划研究进展

科技的进步让人们对大到宇宙小到微观粒子的世界有深入的认识,但是人类对自身大脑的精细结构和运行机制的了解甚少。为此,多个国家和地区纷纷提出并开展"脑研究计划",简称"脑计划",以提高对人类大脑的认知,并寻求治疗神经及精神系统疾病的方法。本文对近年来欧盟、美国、日本及我国开展的"脑计划"进行综述,分别介绍各个国家和地区"脑计划"的研究方向及取得的突破性成果,介绍正在开展的"齐鲁脑计划"。"脑计划"的开展有利于推动人工智能等相关学科进步和经济社会发展,未来"脑计划"的实施需要更深入的国际合作。