启动大脑计划

我这个月的客座专栏作家是Miyoung Chun, Kavli基金会科学项目的执行副总裁。Chun博士在奥巴马总统2013年国情咨文中首次宣布的“通过推进创新神经技术进行大脑研究”(Brain)计划的启动中发挥了重要作用。BRAIN计划旨在通过聚集不同的学者群体来发现突破性的技术，以促进我们对大脑功能和人类行为的理解，从而加强心理科学。在本专栏中，我请Chun博士回顾了她从有一个好主意到开始一项重大研究计划的过程。下面是她的故事。

——伊丽莎白·菲尔普斯

(作者注:本专栏是我个人对BRAIN计划如何产生的经验和观点。)

今天是2013年2月12日。我像每年一样在家看国情咨文演讲。在奥巴马总统的演讲开始10分钟后，我听到:“我们必须投资于最好的想法……今天，我们的科学家正在绘制人类大脑的图谱，以解开阿尔茨海默病的答案。”我从沙发上跳起来，问自己:总统刚才是不是提到了我过去18个月一直在做的项目?

5分钟后，我收到了一封来自白宫科学技术政策办公室(OSTP)的电子邮件:“祝贺你!你刚刚发表了国情咨文。”随后，美国国立卫生研究院院长弗朗西斯·柯林斯在推特上进一步证实，“奥巴马在SOTU中提到了NIH的大脑活动地图。”

该项目当时被称为大脑活动地图(BAM)。虽然当时我不确定，但它被选为白宫21世纪的大挑战。总统和NIH主任的讲话开启了一场媒体闪电战，随着新闻媒体抓住了这个故事，公众第一次了解到这一努力。然而，对我来说，一切都始于2011年9月，在距离伦敦30分钟车程的卡弗里皇家学会国际中心(Kavli Royal Society International Centre)。

这次会议名为“神经科学和纳米科学界面的机遇”，由卡弗里基金会、盖茨比慈善基金会和艾伦脑科学研究所联合主办，聚集了27位顶尖科学家，探讨如何更好地合作他们的学科。在最后一个会议上，一个为期2小时的蓝天讨论，一个关于脑回路活动的全面地图的想法浮出水面。根据其支持者的说法，这样的地图对于理解大脑是如何运作的至关重要。感知、记忆和识别、推理、情感、理解、潜意识过程、意识——这些能力定义了我们。然而，目前还没有普遍的理论来解释大脑是如何产生这些高级功能的。神经科学家一致宣布，他们目前的研究瓶颈是由于缺乏创新工具和新方法。为了解决这个问题，科学家们提出了一项大规模的努力，以创造革命性的工具和方法来同时测量和刺激数百万甚至数十亿个神经元。这个想法在一群志同道合的科学家中获得了支持，就这样，BAM成立了。

正确工具的力量——这立即引起了我的共鸣。在20世纪80年代中期，作为一名分子遗传学研究生，我的研究涉及测序的肌球蛋白重链基因黑腹果蝇．我用手一个凝胶一个凝胶地工作，花了一年半的时间对基因进行测序，并确定了一个突变。快进到2000年。有了改进的DNA测序技术，我可以在一天内执行同样的程序并得到更清晰的结果。人力时间的减少让我有时间去认为关于我的数据，而不是收集数据;我根据结果提出假设和应用，而不是单调地在实验室监测设备。所以这个提议对我来说是有意义的。我想成为这个宏伟愿景的一部分。

推动这一愿景的科学家是拉法·尤斯特、迈克尔·鲁克斯、乔治·丘奇、拉尔夫·格林斯潘和保罗·阿里维萨托斯。会议一结束，我就开始和他们一起工作，热情地承担起项目牧羊人的角色。我开始联系其他私人和公共资助机构，设计会议和活动来发展项目，监督和书面参与，确保项目不会失去动力，并被引导到正确的道路上。从2011年9月到2013年4月，我打了1000多个电话，召开了200个电话会议，飞行了20万英里，会见了300名科学家，组织了4次大型科学会议，吸引了150多名科学家，并为BAM项目建立了许多公开和私下的跨部门讨论会议。

一份由Rafa Yuste领导的白皮书很快就出现在了那次蓝蓝的会议上，我建议的第一个任务是将它发送给OSTP技术与创新副主任Tom Kalil。使我们大为吃惊的是，汤姆马上就被卖了。在国会的要求下，白宫正在建立一个工作组，以确定神经科学的国家方向，所以我们的时机是完美的。我还联系了斯托里·兰迪斯(Story Landis)和汤姆·因塞尔(Tom Insel)，他们分别是美国国家神经疾病和中风研究所所长和美国国家心理健康研究所所长。他们都接受了国家倡议刺激神经技术快速创新发展的想法。他们建议科学家而不是政策制定者来领导。到2012年3月，白宫正在为他们的大挑战项目寻找候选人，BAM成为了他们的候选人之一。车轮在转动。

到2012年夏天，科学核心小组已经发展到11人，John Donoghue、Terry Sejnowski、Karl Deisseroth、Paul McEuen、Hongkun Park和Paul Weiss加入了团队。这个核心团队就像我的第二个家庭一样。我对他们出色的领导、顽强的努力以及在项目孕育过程中的成功和挣扎中的亲切支持表示无限的感激。

前6个月，BAM的前景是乐观的，但挑战不可避免地随之而来。在科学方面，需要广泛、多样化的科学专家进行合作。当这些来自神经科学、纳米科学、物理学、化学、材料科学、计算机科学和工程学的专家们会面时，往往很难让他们讲出彼此的语言，专注于大局，并对一个令人生畏的不切实际的想法抱有信心。考虑到2011年9月至2013年1月期间参加了几次研讨会的150名科学家的不同意见，确定项目目标是一项特别的挑战。

应用所谓的SMART原则(具体的、可测量的、可实现的、相关的和及时的)，我们最终达成了共识:我们提出在单个神经元和整个大脑之间的尺度上生成神经活动的功能映射和控制，填补了电路级大脑活动的知识空白。我们看到了来自不同领域和物种的技术的关键结合。从一开始，我们就寻求开发用于人类科学或临床应用的技术。更重要的是，我们明确指出，我们的建议旨在激发科学家和管理人员之间的辩论，我们的作用是促进行动。

在此过程中，个人的挑战也不断涌现。到2013年3月，国情咨文发表一个月后，BAM的命运仍然未知。因此，在一年半的艰苦努力和每周80小时的工作之后，我的基金会同事们开始怀疑我专注于激光的努力是否会产生积极的结果。项目参与者(包括科学家和资助者)也越来越多地持怀疑态度。他们在等着什么事情发生，我能感觉到他们的激动。有些人开始拒绝我的会议邀请。我的信心下降了，我看不到一条清晰的成功之路。

我是在危及我的职业生涯吗?一天特别劳累的工作结束后，在长途开车回家的路上，我崩溃了。我感到挫败，开始抽泣。我不知道再过一个月，这一切都会改变。

今天是2013年4月2日。我站在白宫东翼，与奥巴马总统握手。他凑过去，由衷地说了声“谢谢”。五分钟后，他宣布了“下一个伟大的美国项目”:BRAIN(通过推进创新神经技术进行大脑研究)计划。我从来没有感到如此巨大的骄傲、兴奋和证明自己是正确的。

自这条新闻首次爆出以来已经过去了一年，多亏了它的科学领袖和NIH主任咨询委员会，BRAIN计划正式开始了。联邦资助机构的征集工作正在筹备中。2015年增加的联邦预算被批准。加州正在提议提供额外的州资金(加州参议院法案SB 836)。

虽然未来肯定会遇到挫折，但对我来说，迄今为止，BRAIN计划最鼓舞人心的成果是看到了这么多科学家，否则他们可能永远没有机会相互交谈，在理解大脑的共同愿景下交流思想和合作。这个让人类与众不同的神秘器官，似乎正在把我们许多人聚集在一起。因此，我仍然感到自豪和谦卑，因为我是这个非凡的，正在进行的科学冒险的一部分。

致谢:我要感谢卡弗里基金会(The Kavli Foundation)的实习生尼克·皮克(Nick Pick)，感谢他为本专栏提供的非凡编辑帮助。

进一步的阅读

Alivisatos, A. P.， Chun, M.， Church, G. M.， Deisseroth, K.， Donoghue, J. P.， Greenspan, R. J.，…& Yuste, R.(2013, 3月)。大脑活动图。科学,339(6125), 1284 - 1285。doi: 10.1126 / science.1236939

加州参议院。(2014)。大脑研究:资助计划836年(某人)。检索自http://leginfo.legislature.ca.gov/faces/billNavClient.xhtml?bill_id=201320140SB836

商务、司法、科学及相关机构拨款法案，2014,H.R. 113-171，第113届国会(2013)。检索自http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CRPT-113hrpt171/pdf/CRPT-113hrpt171.pdf

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国防高级研究计划局。(2013)。新兴疗法的基于系统的神经技术(SUBNETS)(征集号:DARPA-BAA-14-09)。检索自2014年2月13日，https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&id=5180458df226b0de3b0c9ec626368542&tab=core&_cview=1

H.第113-171号报告，70-71。(2013)。从http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CRPT-113hrpt171/pdf/CRPT-113hrpt171.pdf检索。

因塞尔，T. R.，兰迪斯，S. C.和柯林斯，F. S.(2013, 5月)。美国国立卫生研究院BRAIN计划。科学,340(6133), 687 - 688。doi: 10.1126 / science.1239276

莱斯纳，a.i.(2013, 11月)。抓住神经科学的时刻。科学,342(6158), 533。doi: 10.1126 / science.1247343

国立卫生研究院。(2013)。美国国家卫生研究院宣布了2014财年BRAIN计划的六个资助机会．检索自http://www.nih.gov/news/health/dec2013/nih-17.htm

S.报告No. 113-171, at 104(2013)。检索自http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CRPT-113srpt71/pdf/CRPT-113srpt71.pdf

白宫。(2013年4月2日)。总统关于BRAIN计划和美国创新的讲话。检索自2014年2月13日，http://www.whitehouse.gov/the-press-office/2013/04/02/remarks-president-brain-initiative-and-american-innovation