【国际科技创新中心】上海布局“脑科学”核心赛道优劣势分析及对策
脑科学被誉为21世纪生命科学的“终极前沿”,也是人类最难攻克的“科学堡垒”之一。2021年我国正式启动“科技创新2030—脑科学与类脑研究”重大项目,全面实施“中国脑计划”。脑科学研究的重要性已成为全球共识,但整体仍处于前沿探索阶段,神经环路的时空动态、高级认知功能形成机制等关键科学问题未明。主要国家于2010年前后启动“脑计划”前沿布局,其中脑图谱与类脑智能研究成为各国竞争的核心领域。从发展格局看,脑科学研究阵营正在形成美欧亚三足鼎立格局。美国处于第一梯队,欧盟、日本处于第二梯队,我国有望成为脑科学研究第三极。
上海布局脑科学的优势:作为我国脑科学研究的“主力军”,上海层面布局早、团队强、技术新,在脑图谱、类脑智能研究领域已抢占先机。一是参与并发起国际大科学计划和大科学工程。蒲慕明院士与骆清铭院士共同发起中国脑科学战略的重要组成部分——“全脑介观神经联接图谱”大科学计划,并主导成立“上海脑科学与类脑研究中心”,更在国际上牵头筹建“国际灵长类介观脑图谱联盟”,形成了以上海为基地、辐射全球的大科学合作网络。二是在AI算法、基础数据库等方面已形成优势。上海研究团队自主研发AutoNeuron全自动轴突追踪系统,通过深度学习算法将神经纤维重建效率提升至国际同类技术的5-10倍,该技术已获12项国家发明专利。三是创新协同体系初步建立。依托上海脑科学与类脑研究中心、复旦大学类脑智能研究院等10余家核心单位,初步构建起基础研究层(中科院神经所)-临床研究层(瑞金医院等)-产业转化层(张江药谷)三级协同体系。
尽管上海在脑科学方面已初步形成先发优势,但在具体推进中仍面临现实挑战:一是数据整合与标准体系有待建立。主要表现为数据跨平台兼容性不足、临床数据与基础研究数据割裂问题突出。二是核心硬件支撑存在卡点。我国类脑智能研究核心器件性能较国际水平仍有差距,如1024通道微电极阵列市场化成本高,主要依赖进口。三是基础研究与临床转化衔接不足。专家指出,认知障碍疾病基础研究难以有效转化临床应用,亟需加强基础与临床的协同创新。四是高端人才缺口较大。在高精度脑电信号处理和脑-机信息交互算法优化等关键技术领域,缺乏经验丰富的科研人员,难以与国际领先水平接轨。
上海要在全球脑科学竞争中脱颖而出,为国家占得重要一席之地,需从科研组织模式、技术创新体系、产学研协同机制、全球协作网络等方面形成合力。具体看,一是构建国际一流的基础研究体系。整合研究力量,组建国家级“脑认知-类脑建模”交叉研究中心,重点布局前额叶皮层功能映射等基础方向。二是打造数据驱动的创新生态。探索建立统一数据平台,整合张江实验室、中科院脑科学数据中心资源,集中开展脑区图谱、神经连接、空间转录组等数据的标准化托管、共享发布与版本更新。三是打通技术转化关键链条。设立“脑科学装备专项”资金,重点突破忆阻器阵列等“卡脖子”技术。构建“产学研用”协同攻关体系,以上海科研院所为核心,联合中芯国际、上海联影等企业组建“脑科学器件创新联盟”。四是建设临床转化基地。加强基础研究与临床应用的联系,发挥上海临床资源优势,在瑞金、华山医院探索建立“脑疾病转化中心”。五是优化创新支撑体系。设立脑科学国际人才专项计划,面向全球引进脑科学顶尖科学家。推出“国际人才服务包”,强化住房、医疗等保障,提升人才归属感。