科学家筛选落实大脑研究技术细节

当“脑计划”遭遇物理学

在2013年4月，美国总统巴拉克·奥巴马宣布启动人类大脑研究计划，这一消息犹如一颗重磅，在神经科学界引发了强烈的震动。在这股兴奋的热潮中，神经科学家们或许需要暂时冷静下来，重新审视并微调他们的初步研究计划。最近，一支由物理学家、工程师和神经科学家组成的团队在弗吉尼亚州阿林顿市举行了一次会议，这次会议由国家科学基金会赞助，主要讨论哪些雄心勃勃的研究计划是切实可行的，哪些则可能面临巨大的挑战。

BRAIN倡议的核心是一个价值1亿美元的脑研究计划，旨在开发新型测量手段或工具，从内外两个角度探测大脑的神经活动。会议的组织者之一、来自纽约冷泉港实验室的神经物理学家Partha Mitra表示，虽然会议的议题有时让人感到沮丧，因为有些研究计划似乎违背了物理定律，或者突破了重要的工程和生物约束。但他坚信，这样的讨论非常必要，它能让科学家们更深入地思考他们所面临的生理局限。

来自伊利诺伊州阿贡国家实验室的物理学家Peter Littleood指出，有些研究计划似乎过于异想天开。例如，有科学家提出了一个大胆的计划，希望制造一种纳米级的无线电通信设备，并将其“绑定”在单个神经元上，以记录和传输神经活动信息。物理学告诉我们，如果无线电设备的尺寸小到可以植入大脑且不对周围细胞造成伤害，那么其信号强度将不足以穿透组织和骨骼进行通信。如果强行增强信号强度，则可能会伤害到周围的脑细胞。另一项提案则希望通过显微镜向大脑深处发射脉冲激光来研究神经活动，但Mitra认为这一方法存在重大挑战。他解释道，虽然我们可以深入一定距离进行研究，但随着增加，信噪比会呈指数级下降，这意味着我们可能无法获取到有用的数据。但这并不意味着我们应该放弃，相反我们应该充分利用我们所掌握的知识和技术，制定更加切实可行的研究计划。我们相信通过不断的和改进我们将能够逐步揭开大脑的奥秘并更好地理解其功能。让我们共同期待这一激动人心的科学之旅吧！