探究大脑的真实世界——解放军总医院神经信息中心尹岭教授谈我国的神经信息学研究
为了揭示大脑的奥秘，人类进行了漫长的探索。2001年下半年，中国加入全球人类脑计划(HBP)经济合作与发展组织-全球科学论坛-神经信息学(OECD-GSF-NI)工作组，从而和国际同行一起向这一科学堡垒发起了冲刺。一年多的时间过去了，为进一步了解这一前沿学科的发展，近日，记者采访了全国神经信息学联络组组长、解放军总医院神经信息中心主任尹岭教授。f$sh, 百拇医药
尹岭教授告诉记者，人类脑计划的核心内容是神经信息学。其研磕勘晔抢?br>用现代化信息工具，将不同层次有关脑的研究数据进行分析、处理、整合与建模；建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，以便从分子水平到整体系统水平研究脑、认识脑、保护脑和开发脑。1997年，人类脑计划在美国正式启动，随后该计划迅速向全球发展，目前参加该计划的国家有美国(组长)、澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、芬兰、英国、法国、德国、意大利、日本、韩国、墨西哥、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、瑞典、瑞士等20个国家。f$sh, 百拇医药
“收集神经信息资源，建立研究队伍，启动国家自然科学基金委和科技部立项的科研课题；建立神经信息学数据库和工作平台；建立神经信息电子网络。”在2001年以“人类脑计划和神经信息学”为主题的香山科学会议第168次研讨会上，尹岭教授说：“今后一年我国脑计划要走出三大步”。这些研究规划的实施情况如何？尹教授告诉记者，在国家科技部和自然科学基金委的资助下，针刺、汉语认知和嗅觉神经信息学研究已经起步，同时还参与了两项全球人类脑计划的国际性研究课题。通过开展全国性神经信息学专业会议和举办学习班，扩大了神经信息学研究队伍，培养了人才，缩小了中国在这一领域与国外的差距。f$sh, 百拇医药
科研队伍初具规模f$sh, 百拇医药
据了解，2001年9月初建立的全国神经信息联络组最初只有解放军总医院、浙江大学、大连理工大学、中科院生物物理所、武汉物理与数学所和复旦大学的6位专家组成。2001年9月6日，解放军总医院和浙江大学神经信息学中心相继成立，大连理工大学成立了神经信息学研究所。尹岭教授告诉记者，解放军总医院聘请中科院唐孝威院士、清华大学李衍达院士、复旦大学杨雄里院士和北┐笱?br>韩济生院士等8位专家为客座教授。4位院士和老一辈科学家在启动和开展神经信息学工作的过程中给予了极大支持。中青年学者表现出高度的热情。目前，参与神经信息学联络组工作的协作单位已发展到17个科研院所，研究人员100多人。其中解放军总医院神经信息中心的各类研究人员已经发展到22人。可以说，人类脑计划工作在中国已经全面启动，从事神经信息学研究的队伍初具规模，形成了一支跨学科的研究队伍。2002年在北京召开了两次全国神经信息学联络组会议和一次全国神经信息学学习班，解放军总医院和大连理工大学已经招收神经信息学研究方向的研究生。培养神经信息学专业人才是OECD-GSF-NI工作组的一项重要工作内容，对于促进神经信息学工作的持续发展非常必要。
研究项目有中国特色p9., 百拇医药
尹岭教授对记者说，2001年我们在起草“中华人类脑计划和神经信息学研究的建议案”时，国家自然科学基金委生命科学部副主任叶鑫生教授指出，“我们应该参与人类脑计划，但不能完全跟着国外走，应该开展具有中国特色的研究项目。全球人类脑计划OECD-GSF-NI工作组要求每个成员国必须提供具有区域特征、能够被全球共享的神经信息学资源”。第168次香山科学会议的专家们认为，针刺和汉语认知神经信息学的研究具有明显的中国特色。p9., 百拇医药
◆针灸与神经信息学p9., 百拇医药
针灸是中国传统医学的瑰宝，其治疗效果已经得到世界公认。解放后我国政府对针灸经络的研究非常重视，在人力和物力上给予了较大支持。但是经络的实质问题一直没有得到解决，仍然是一大有待进一步研究的科学难题。我国的科研工作者利用脑功能成像新技术和神经信息学工具在针刺研究方面做了一些探索性工作。p9., 百拇医药
尹岭教授介绍，在针刺足三里穴和内关穴脑功能成像的研究中，科研人员利用正电子发射断层成像(PET)、磁共振功能成像(fMRI)和脑磁图研究发现，针刺足三里穴、内关穴，脑内自主神经中枢(视丘下部室旁核和脑干被盖部)葡萄糖代谢、局部脑血流增加，脑磁场发生变化。这一研究结果为针刺足三里穴治疗胃肠疾病，针刺内关穴治疗心胸疾病找到了可视性实验依据。p9., 百拇医药
细胞电生理和细胞分子生物学技术研究发现，针刺大鼠足三里穴，引起脑内视丘下部室旁核神经元放电增加，雌激素分泌增加，促性腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、P物质、加压素等随着针刺后时间的不同，其mRNA的表达发生变化，有明显的时间相关性。针刺后脑干的P物质和脑肠肽基因表达减低。这一动物实验研究提供了针刺足三里穴引起神经、体液、内分泌变化的实验依据，而且这些变化与临床治疗作用密切相关。p9., 百拇医药
科研人员根据针刺脑功能成像和细胞分子生物学的研究结果，在针刺足三里穴脑内神经网络的研究中绘制出足三里穴针刺信息在脑内的获取、处理、加工和传递的网络图，为利用针刺神经信息学手段进行脑内神经网络的研究探索出新途径。p9., 百拇医药
针刺治疗老年痴呆的神经信息学研究是一项有临床价值的研究项目。该预试验结果显示，针刺合谷、太冲穴，能使痴呆患者的认知功能改善，脑内认知区(额叶和颞叶)的葡萄糖代谢和局部脑血流增加，脑内磁场强度明显改善。这是一项值得进一步探索的研究课题。
尹岭教授对记者说，目前针刺神经信息学研究还面临一些难题。如针刺信息在脑内的获取、处理、整合与传递。我们发现针刺可以使脑内部分核团的葡萄糖代谢率和脑血流增加，另一些脑区功能减停黾忧爰醯颓淠谠诘牧涤?br>规律尚不清楚，脑功能变化的分子生物学基础及脑功能网络尚待进一步研究。经络的实质是目前尚未解决的重大科学问题之一。今年国家自然科学基金委对针刺脑功能成像的研究课题给予了重点资助。目前中国中医研究院、北京大学、武警总医院、中国科学院、天坛医院、宣武医院、山东大学医学院、复旦大学等单位都开展了针刺脑功能成像的研究课题，希望在针灸研究方面有新的突破。m, http://www.100md.com
尹岭教授告诉记者，在第四次OECD-GSF-NI工作组会议上我们报告了针刺神经信息学的研究结果，引起了各成员国代表浓厚兴趣，给予了高度评价。全球人类脑计划总负责人Koslow博士认为，中医中药在治疗神经系统疾病方面有其特殊性，值得研究。国内有不少单位都正在开展这方面的研究。m, http://www.100md.com
◆汉语认知和脑功能成像m, http://www.100md.com
探索汉语信息的编码、加工、整合与学习、记忆的神经机理，并在神经科学实验数据的基础上建立汉语认知的脑结构与功能相结合的模型，可以从一个侧面了解大脑的信息加工、存储和提取机制，了解语言的神经机制。这不仅对预防和治疗语言功能障碍具有重要价值，而且对开发新一代计算机和其他智能设备具有指导作用。我国在开展汉语的神经机制的研究上具有得天独厚的条件，国内汉语研究机构众多，实力较强。记者了解到，目前开展的相关课题包括“汉语认知脑功能成像研究”、“汉语认知中脑区间相互作用及脑内神经网络研究”、“汉语认知脑功能成像数据库和信息工具研究”等等。在此领域，大连理工大学神经信息研究所等机构的科研人员进行了汉语音义加工、字形加工、联想词、数字加法、拼音与英语等系列脑成像研究。研究结果发现，汉语加工主要在前额叶、颞叶、顶叶、枕叶和小脑等脑区出现激活，与英语加工有些区别，需要更多的、空间的精细加工，这与汉字的“象形表义”特点是一致的。m, http://www.100md.com
尹岭教授介绍，大连理工大学神经信息研究所、北京师范大学心理学系、解放军总医院和中国科学院心理研究所的科研人员合作开展了“心理应激与认知表现相互作用研究”。对489名初三、高三学生进行了心理应激与认知表现的测试。解放军总医院利用PET脑功能成像研究发现，焦虑症患者脑内额叶葡萄糖代谢明显增加，抑郁症患者葡萄糖代谢减低，该研究为抑郁症和焦虑症的诊断提供了可靠的影像学证据。m, http://www.100md.com
建设网络实现全球数据共享
在世界范围内，有关神经科学和信息科学的研究数据、文献及英特网信息的累计量以指数级增长。海量数据分布在不同的国家、研究单位和科学家手中。神经科学家面临的重要问题之一就是能否有效地管理和最大限度地利用这些资源，减少不必要的重复性研究和人力物力的浪费。建立神经信息学数据库和神经信息学电子网络是解决这一问题的关键。9, 百拇医药
尹岭教授告诉记者，为了使科学数据能够得到共享，全球人类脑计划OECD-GSF-NI工作组要求各成员国，收集整合本国神经信息学资源、建立神经信息学电子网站，不仅收集文献数据，更重要的是建立事实性数据库，将科学研究中产生的数据按照国际标准进行分级分类、存储、加工和开发，利用神经信息电子网络进行国际性科研大协作。神经信息学电子网络的主要工作内容是按照统一的国际标准建立神经信息学网络平台。利用该平台建立交互性网上协作新模式，为成员国、联络组的研究人员提供数据交换、分析、合成、比较、整合、加工、模拟和仿真的网络环境。有关标准包括元数据标准⑿畔⒅柿靠刂票曜肌⒓扑慊?br>安全标准和网络服务标准等。9, 百拇医药
目前美国和欧洲等OECD-GSF-NI工作组的成员已经建立了各自的神经信息学电子网络工作平台，并且正在制定统一的数据格式和工作指南，确保神经信息学电子网络中的信息资源具有科学性和权威性。在全球神经信息电子网络建成之后，将为科研院所、企业、政府及社会公众提供网络化神经信息服务。9, 百拇医药
尹岭教授说，我国神经信息学电子网络的建设获得了国家科技部基础研究重大项目前期专项的资助，具体由全国神经信息学联络组实施，在建设过程中得到了解放军总医院、大连理工大学、浙江大学、中科院生物物理研究所、中科院高能物理研究所、武汉大学数学与物理研究所、武警总医院、航天医学中心、复旦大学、清华大学、南开大学、中山大学医学院、四川大学华西医院等研究机构的支持。我们按照OECD-GSF-NI工作组的要求建立了神经信息学电子网络，主要用于为神经信息学工作人员提供信息采集、加工、整理的网上合作平台。今后，由国内神经科学和信息科学及相关领域的权威人士组成的神经信息学专家组将对神经信息电子网络的各项工作进行审定。我们将把中国科学家的研究成果及时提供到全球神经信息学的知识管理系统中，以提高中国神经信息学研究领域的知名度，共享全球人类脑计划的科研成果，减少不必要的重复研究。神经信息电子网络将纳入中国科学数据共享工程建设，为全国神经信息学科研人员提供一个信息交流和科学数据共享的园地，为促进国际性科研大协作，加快神经信息学研究步伐，使我国与国际神经信息学研究保持同步，为人类脑研究做出中国应有的贡献。我国在其中具体负责东方人脑图谱的研究。9, 百拇医药
积极参与国际合作9, 百拇医药
据尹岭教授介绍，我国与美国加州大学签署了“东西方人脑结构功能图谱的对比研究”国际科研协作项目。美国加州大学为该项目的牵头机构，课题负责人为加州大学的约翰马兹亚多博士。9, 百拇医药
“人心理、行为与脑高级功能的神经信息学研究”是全球人类脑计划中最新开展的国际性科研项目，目标是揭示人的心理和行为的脑高级活动机制。该项目已经得到了美国国立卫生研究院基金的资助。我国已经开始参与了这个项目的研究工作，具体负责自我约束和行为控制的脑内信息网络等课题的研究。(马艳红 )
尹岭教授告诉记者，人类脑计划的核心内容是神经信息学。其研磕勘晔抢?br>用现代化信息工具，将不同层次有关脑的研究数据进行分析、处理、整合与建模；建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，以便从分子水平到整体系统水平研究脑、认识脑、保护脑和开发脑。1997年，人类脑计划在美国正式启动，随后该计划迅速向全球发展，目前参加该计划的国家有美国(组长)、澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、芬兰、英国、法国、德国、意大利、日本、韩国、墨西哥、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、瑞典、瑞士等20个国家。f$sh, 百拇医药
“收集神经信息资源，建立研究队伍，启动国家自然科学基金委和科技部立项的科研课题；建立神经信息学数据库和工作平台；建立神经信息电子网络。”在2001年以“人类脑计划和神经信息学”为主题的香山科学会议第168次研讨会上，尹岭教授说：“今后一年我国脑计划要走出三大步”。这些研究规划的实施情况如何？尹教授告诉记者，在国家科技部和自然科学基金委的资助下，针刺、汉语认知和嗅觉神经信息学研究已经起步，同时还参与了两项全球人类脑计划的国际性研究课题。通过开展全国性神经信息学专业会议和举办学习班，扩大了神经信息学研究队伍，培养了人才，缩小了中国在这一领域与国外的差距。f$sh, 百拇医药
科研队伍初具规模f$sh, 百拇医药
据了解，2001年9月初建立的全国神经信息联络组最初只有解放军总医院、浙江大学、大连理工大学、中科院生物物理所、武汉物理与数学所和复旦大学的6位专家组成。2001年9月6日，解放军总医院和浙江大学神经信息学中心相继成立，大连理工大学成立了神经信息学研究所。尹岭教授告诉记者，解放军总医院聘请中科院唐孝威院士、清华大学李衍达院士、复旦大学杨雄里院士和北┐笱?br>韩济生院士等8位专家为客座教授。4位院士和老一辈科学家在启动和开展神经信息学工作的过程中给予了极大支持。中青年学者表现出高度的热情。目前，参与神经信息学联络组工作的协作单位已发展到17个科研院所，研究人员100多人。其中解放军总医院神经信息中心的各类研究人员已经发展到22人。可以说，人类脑计划工作在中国已经全面启动，从事神经信息学研究的队伍初具规模，形成了一支跨学科的研究队伍。2002年在北京召开了两次全国神经信息学联络组会议和一次全国神经信息学学习班，解放军总医院和大连理工大学已经招收神经信息学研究方向的研究生。培养神经信息学专业人才是OECD-GSF-NI工作组的一项重要工作内容，对于促进神经信息学工作的持续发展非常必要。
研究项目有中国特色p9., 百拇医药
尹岭教授对记者说，2001年我们在起草“中华人类脑计划和神经信息学研究的建议案”时，国家自然科学基金委生命科学部副主任叶鑫生教授指出，“我们应该参与人类脑计划，但不能完全跟着国外走，应该开展具有中国特色的研究项目。全球人类脑计划OECD-GSF-NI工作组要求每个成员国必须提供具有区域特征、能够被全球共享的神经信息学资源”。第168次香山科学会议的专家们认为，针刺和汉语认知神经信息学的研究具有明显的中国特色。p9., 百拇医药
◆针灸与神经信息学p9., 百拇医药
针灸是中国传统医学的瑰宝，其治疗效果已经得到世界公认。解放后我国政府对针灸经络的研究非常重视，在人力和物力上给予了较大支持。但是经络的实质问题一直没有得到解决，仍然是一大有待进一步研究的科学难题。我国的科研工作者利用脑功能成像新技术和神经信息学工具在针刺研究方面做了一些探索性工作。p9., 百拇医药
尹岭教授介绍，在针刺足三里穴和内关穴脑功能成像的研究中，科研人员利用正电子发射断层成像(PET)、磁共振功能成像(fMRI)和脑磁图研究发现，针刺足三里穴、内关穴，脑内自主神经中枢(视丘下部室旁核和脑干被盖部)葡萄糖代谢、局部脑血流增加，脑磁场发生变化。这一研究结果为针刺足三里穴治疗胃肠疾病，针刺内关穴治疗心胸疾病找到了可视性实验依据。p9., 百拇医药
细胞电生理和细胞分子生物学技术研究发现，针刺大鼠足三里穴，引起脑内视丘下部室旁核神经元放电增加，雌激素分泌增加，促性腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素、P物质、加压素等随着针刺后时间的不同，其mRNA的表达发生变化，有明显的时间相关性。针刺后脑干的P物质和脑肠肽基因表达减低。这一动物实验研究提供了针刺足三里穴引起神经、体液、内分泌变化的实验依据，而且这些变化与临床治疗作用密切相关。p9., 百拇医药
科研人员根据针刺脑功能成像和细胞分子生物学的研究结果，在针刺足三里穴脑内神经网络的研究中绘制出足三里穴针刺信息在脑内的获取、处理、加工和传递的网络图，为利用针刺神经信息学手段进行脑内神经网络的研究探索出新途径。p9., 百拇医药
针刺治疗老年痴呆的神经信息学研究是一项有临床价值的研究项目。该预试验结果显示，针刺合谷、太冲穴，能使痴呆患者的认知功能改善，脑内认知区(额叶和颞叶)的葡萄糖代谢和局部脑血流增加，脑内磁场强度明显改善。这是一项值得进一步探索的研究课题。
尹岭教授对记者说，目前针刺神经信息学研究还面临一些难题。如针刺信息在脑内的获取、处理、整合与传递。我们发现针刺可以使脑内部分核团的葡萄糖代谢率和脑血流增加，另一些脑区功能减停黾忧爰醯颓淠谠诘牧涤?br>规律尚不清楚，脑功能变化的分子生物学基础及脑功能网络尚待进一步研究。经络的实质是目前尚未解决的重大科学问题之一。今年国家自然科学基金委对针刺脑功能成像的研究课题给予了重点资助。目前中国中医研究院、北京大学、武警总医院、中国科学院、天坛医院、宣武医院、山东大学医学院、复旦大学等单位都开展了针刺脑功能成像的研究课题，希望在针灸研究方面有新的突破。m, http://www.100md.com
尹岭教授告诉记者，在第四次OECD-GSF-NI工作组会议上我们报告了针刺神经信息学的研究结果，引起了各成员国代表浓厚兴趣，给予了高度评价。全球人类脑计划总负责人Koslow博士认为，中医中药在治疗神经系统疾病方面有其特殊性，值得研究。国内有不少单位都正在开展这方面的研究。m, http://www.100md.com
◆汉语认知和脑功能成像m, http://www.100md.com
探索汉语信息的编码、加工、整合与学习、记忆的神经机理，并在神经科学实验数据的基础上建立汉语认知的脑结构与功能相结合的模型，可以从一个侧面了解大脑的信息加工、存储和提取机制，了解语言的神经机制。这不仅对预防和治疗语言功能障碍具有重要价值，而且对开发新一代计算机和其他智能设备具有指导作用。我国在开展汉语的神经机制的研究上具有得天独厚的条件，国内汉语研究机构众多，实力较强。记者了解到，目前开展的相关课题包括“汉语认知脑功能成像研究”、“汉语认知中脑区间相互作用及脑内神经网络研究”、“汉语认知脑功能成像数据库和信息工具研究”等等。在此领域，大连理工大学神经信息研究所等机构的科研人员进行了汉语音义加工、字形加工、联想词、数字加法、拼音与英语等系列脑成像研究。研究结果发现，汉语加工主要在前额叶、颞叶、顶叶、枕叶和小脑等脑区出现激活，与英语加工有些区别，需要更多的、空间的精细加工，这与汉字的“象形表义”特点是一致的。m, http://www.100md.com
尹岭教授介绍，大连理工大学神经信息研究所、北京师范大学心理学系、解放军总医院和中国科学院心理研究所的科研人员合作开展了“心理应激与认知表现相互作用研究”。对489名初三、高三学生进行了心理应激与认知表现的测试。解放军总医院利用PET脑功能成像研究发现，焦虑症患者脑内额叶葡萄糖代谢明显增加，抑郁症患者葡萄糖代谢减低，该研究为抑郁症和焦虑症的诊断提供了可靠的影像学证据。m, http://www.100md.com
建设网络实现全球数据共享
在世界范围内，有关神经科学和信息科学的研究数据、文献及英特网信息的累计量以指数级增长。海量数据分布在不同的国家、研究单位和科学家手中。神经科学家面临的重要问题之一就是能否有效地管理和最大限度地利用这些资源，减少不必要的重复性研究和人力物力的浪费。建立神经信息学数据库和神经信息学电子网络是解决这一问题的关键。9, 百拇医药
尹岭教授告诉记者，为了使科学数据能够得到共享，全球人类脑计划OECD-GSF-NI工作组要求各成员国，收集整合本国神经信息学资源、建立神经信息学电子网站，不仅收集文献数据，更重要的是建立事实性数据库，将科学研究中产生的数据按照国际标准进行分级分类、存储、加工和开发，利用神经信息电子网络进行国际性科研大协作。神经信息学电子网络的主要工作内容是按照统一的国际标准建立神经信息学网络平台。利用该平台建立交互性网上协作新模式，为成员国、联络组的研究人员提供数据交换、分析、合成、比较、整合、加工、模拟和仿真的网络环境。有关标准包括元数据标准⑿畔⒅柿靠刂票曜肌⒓扑慊?br>安全标准和网络服务标准等。9, 百拇医药
目前美国和欧洲等OECD-GSF-NI工作组的成员已经建立了各自的神经信息学电子网络工作平台，并且正在制定统一的数据格式和工作指南，确保神经信息学电子网络中的信息资源具有科学性和权威性。在全球神经信息电子网络建成之后，将为科研院所、企业、政府及社会公众提供网络化神经信息服务。9, 百拇医药
尹岭教授说，我国神经信息学电子网络的建设获得了国家科技部基础研究重大项目前期专项的资助，具体由全国神经信息学联络组实施，在建设过程中得到了解放军总医院、大连理工大学、浙江大学、中科院生物物理研究所、中科院高能物理研究所、武汉大学数学与物理研究所、武警总医院、航天医学中心、复旦大学、清华大学、南开大学、中山大学医学院、四川大学华西医院等研究机构的支持。我们按照OECD-GSF-NI工作组的要求建立了神经信息学电子网络，主要用于为神经信息学工作人员提供信息采集、加工、整理的网上合作平台。今后，由国内神经科学和信息科学及相关领域的权威人士组成的神经信息学专家组将对神经信息电子网络的各项工作进行审定。我们将把中国科学家的研究成果及时提供到全球神经信息学的知识管理系统中，以提高中国神经信息学研究领域的知名度，共享全球人类脑计划的科研成果，减少不必要的重复研究。神经信息电子网络将纳入中国科学数据共享工程建设，为全国神经信息学科研人员提供一个信息交流和科学数据共享的园地，为促进国际性科研大协作，加快神经信息学研究步伐，使我国与国际神经信息学研究保持同步，为人类脑研究做出中国应有的贡献。我国在其中具体负责东方人脑图谱的研究。9, 百拇医药
积极参与国际合作9, 百拇医药
据尹岭教授介绍，我国与美国加州大学签署了“东西方人脑结构功能图谱的对比研究”国际科研协作项目。美国加州大学为该项目的牵头机构，课题负责人为加州大学的约翰马兹亚多博士。9, 百拇医药
“人心理、行为与脑高级功能的神经信息学研究”是全球人类脑计划中最新开展的国际性科研项目，目标是揭示人的心理和行为的脑高级活动机制。该项目已经得到了美国国立卫生研究院基金的资助。我国已经开始参与了这个项目的研究工作，具体负责自我约束和行为控制的脑内信息网络等课题的研究。(马艳红 )